JPWO2013011927A1 - Molten glass conveying equipment element, molten glass conveying equipment element manufacturing method, and glass manufacturing apparatus - Google Patents

Molten glass conveying equipment element, molten glass conveying equipment element manufacturing method, and glass manufacturing apparatus Download PDF

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Abstract

本発明は、白金または白金合金からなる少なくとも1つの導管を含む溶融ガラス用導管構造体、該導管の周囲に配される第1のセラミックス構造体、および、該第1のセラミックス構造体の周囲に位置する第2のセラミックス構造体を有する溶融ガラス搬送設備要素の製造方法であって、前記導管と、前記第2のセラミックス構造体と、の間隙に、各々全体組成に対する質量%で酸化ジルコニウムを75wt%以上含有し、かつ、前記酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が80wt%以上であり、安定化剤として、酸化イットリウムおよび酸化セリウムからなる群から選択される少なくとも1つを合計含有率で6〜25wt%含有する、メディアン径D50が0.2〜5μmの第1の安定化ジルコニア粒子、および、メディアン径D50が0.2〜2mmの第2の安定化ジルコニア粒子を、前記第2の安定化ジルコニア粒子に対する前記第1の安定化ジルコニア粒子の質量比(第1の安定化ジルコニア粒子の質量/第2の安定化ジルコニア粒子の質量)が0.3〜0.6になるように配合したスラリー体を充填し、1200〜1700℃の温度で焼結させることで前記第1のセラミックス構造体が形成される、溶融ガラス搬送設備要素の製造方法に関する。The present invention relates to a molten glass conduit structure including at least one conduit made of platinum or a platinum alloy, a first ceramic structure disposed around the conduit, and a periphery of the first ceramic structure. A method for manufacturing a molten glass conveying equipment element having a second ceramic structure positioned, wherein 75 wt.% Of zirconium oxide is contained in the gap between the conduit and the second ceramic structure in a mass% of the total composition. %, And the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide is 80 wt% or more, and at least one selected from the group consisting of yttrium oxide and cerium oxide as a stabilizer is 6 in total content. First stabilized zirconia particles containing ˜25 wt% and having a median diameter D50 of 0.2 to 5 μm and media The second stabilized zirconia particles having a diameter D50 of 0.2 to 2 mm are mixed with a mass ratio of the first stabilized zirconia particles to the second stabilized zirconia particles (mass of first stabilized zirconia particles / The first ceramic structure is formed by filling a slurry body blended so that the mass of the stabilized zirconia particles of 2 is 0.3 to 0.6 and sintering at a temperature of 1200 to 1700 ° C. It is related with the manufacturing method of the molten glass conveyance equipment element.

Description

本発明は、減圧脱泡装置のようなガラス製造装置に好適に用いることができる溶融ガラス搬送設備要素および溶融ガラス搬送設備要素の製造方法、ならびに該溶融ガラス搬送設備要素を含むガラス製造装置に関する。   The present invention relates to a molten glass conveying equipment element that can be suitably used in a glass manufacturing apparatus such as a vacuum degassing apparatus, a method for producing the molten glass conveying equipment element, and a glass manufacturing apparatus that includes the molten glass conveying equipment element.

減圧脱泡装置のようなガラス製造装置において、溶融ガラスの導管の構成材料は耐熱性および溶融ガラスに対する耐食性に優れていることが求められる。これを満たす材料として、白金または白金合金が用いられている(特許文献1参照)。白金または白金合金製の溶融ガラスの導管の周囲には、該導管を取り囲むように断熱れんがが配置されている。
導管を構成する白金または白金合金と、該導管の周囲に配置する断熱れんがと、は熱膨張係数が異なっているため、加熱時の熱膨張量の差、および、冷却時の収縮量の差が問題となる。
このような加熱時の熱膨張量の差、若しくは、冷却時の収縮量の差を吸収させるため、温度変化が生じた際に両者がわずかに相対移動できるように、両者の間にはキャスタブルセメントのような不定形のセラミックス材料が充填される。
In a glass manufacturing apparatus such as a vacuum degassing apparatus, a constituent material of a molten glass conduit is required to have excellent heat resistance and corrosion resistance to molten glass. As a material that satisfies this requirement, platinum or a platinum alloy is used (see Patent Document 1). A heat insulating brick is disposed around a conduit made of platinum or a platinum alloy molten glass so as to surround the conduit.
Since the thermal expansion coefficient is different between platinum or platinum alloy constituting the conduit and the insulating bricks arranged around the conduit, there is a difference in the amount of thermal expansion during heating and the amount of contraction during cooling. It becomes a problem.
In order to absorb the difference in the amount of thermal expansion during heating or the amount of shrinkage during cooling, castable cement is used between the two so that the two can move slightly when the temperature changes. Is filled with an irregular ceramic material.

本願発明者らは、溶融ガラスの導管の配置によっては、不定形のセラミックス材料の充填では、加熱時の熱膨張量の差、若しくは冷却時の収縮量の差を吸収しきれない場合があることを見出した。たとえば、垂直管と水平管との接合部では、加熱時の熱膨張量の差、若しくは冷却時の収縮量の差を不定形のセラミックス材料で吸収することができず、該接合部で亀裂が発生するおそれがある。接合部で亀裂が発生すると、該亀裂から漏えいした溶融ガラスによって周囲に配置された断熱れんがが侵食される問題がある。これにより、修復工事による生産性の低下、設備寿命が短くなる等の問題がある。
このような問題を解決するため、本願発明者らは、特許文献2に記載の溶融ガラス搬送設備要素およびガラス製造装置を提供した。
特許文献2に記載の溶融ガラス搬送設備要素では、白金または白金合金製の溶融ガラスの導管の周囲に、該導管を構成する白金または白金合金と線熱膨張係数がほぼ一致するセラミックス構造体を配置することにより、加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量の差がきわめて小さくなる。このため、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮によって、垂直管と水平管との接合部で亀裂が発生することが防止される。
Depending on the arrangement of the molten glass conduits, the inventors of the present application may not be able to absorb the difference in thermal expansion during heating or the difference in shrinkage during cooling when filled with an irregular ceramic material. I found. For example, at the joint between a vertical tube and a horizontal tube, the difference in thermal expansion during heating or the difference in shrinkage during cooling cannot be absorbed by an amorphous ceramic material, and cracks are not generated at the joint. May occur. When a crack occurs at the joint, there is a problem that the insulating brick disposed around is eroded by the molten glass leaking from the crack. As a result, there are problems such as a decrease in productivity due to restoration work and a shortened equipment life.
In order to solve such a problem, the inventors of the present application provided a molten glass conveying equipment element and a glass manufacturing apparatus described in Patent Document 2.
In the molten glass conveyance equipment element described in Patent Document 2, a ceramic structure having a linear thermal expansion coefficient substantially equal to that of platinum or platinum alloy constituting the conduit is disposed around a conduit of platinum or a platinum alloy molten glass. By doing so, the difference in the amount of thermal expansion during heating or the amount of shrinkage during cooling becomes extremely small. For this reason, it is prevented that a crack is generated at the joint between the vertical tube and the horizontal tube due to thermal expansion during heating or contraction during cooling.

日本国特開2002−87826号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-87826 国際公開第2010/067669号International Publication No. 2010/0667669

特許文献2に記載の溶融ガラス搬送設備要素では、白金または白金合金製の導管と、セラミックス構造体と、の間に間隙を設けることで、両者の間での加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮のタイミングのずれを吸収することができ、接合部で亀裂が発生するのを防止できるとされているが、このような間隙が存在すると、導管が変形し破損するおそれもありうる。
特許文献2に記載の溶融ガラス搬送設備要素では、白金または白金合金製の導管が使用時において十分な強度を有していると考えられているが、高温環境下での使用による導管の材料の劣化等により、導管の強度が低下するおそれもありうる。また、溶融ガラス搬送設備要素の使用形態の変化し、例えば、導管内部を通過する溶融ガラスをスターラー等で撹拌することにより、溶融ガラスから加わる膨張圧力が増加する場合がある。これらの結果、導管の強度が、溶融ガラスから加わる膨張圧力に対して不十分になり、導管が変形し破損するおそれもありうる。
In the molten glass conveyance equipment element described in Patent Document 2, by providing a gap between a platinum or platinum alloy conduit and a ceramic structure, thermal expansion during heating or cooling between the two is provided. Although it is said that it is possible to absorb the shift in the timing of contraction and to prevent the occurrence of cracks at the joint, the presence of such a gap may cause deformation and breakage of the conduit.
In the molten glass conveying equipment element described in Patent Document 2, it is considered that a platinum or platinum alloy conduit has sufficient strength in use. The strength of the conduit may be reduced due to deterioration or the like. Moreover, the use form of a molten-glass conveyance equipment element changes, for example, the expansion pressure added from a molten glass may increase by stirring the molten glass which passes the inside of a conduit | pipe with a stirrer. As a result, the strength of the conduit becomes insufficient with respect to the expansion pressure applied from the molten glass, and the conduit may be deformed and broken.

導管の変形を防止するには、導管の周囲に間隙を設けずにセラミックス構造体を配置すればよいことになるが、導管の配置や導管の形状によっては、導管の周囲に間隙を設けずにセラミックス構造体を配置することが困難な場合がある。たとえば、垂直管と水平管との接合部では、導管の周囲に間隙を設けずにセラミックス構造体を配置することが困難である。また、日本国再表2004−070251号公報には、熱による伸縮を吸収させるため、周方向に360度連続する少なくとも1つの凸部が設けられた白金または白金合金製の中空管が開示されている。また、日本国特開2006−315894号公報には、長期間の使用時において、熱応力や外部からの応力が加わることで、導管が破損するのを防止するため、周方向に360度連続する凸部および凹部が、軸方向に沿って交互に設けられた白金または白金合金製の中空管が開示されているが、このような凸部や凹部が設けられた導管の周囲に間隙を設けずにセラミックス構造体を配置することは困難である。   In order to prevent the deformation of the conduit, the ceramic structure may be disposed without providing a gap around the conduit. However, depending on the arrangement of the conduit and the shape of the conduit, the gap may not be provided around the conduit. It may be difficult to arrange the ceramic structure. For example, it is difficult to dispose a ceramic structure without providing a gap around a conduit at a joint between a vertical pipe and a horizontal pipe. In addition, Japanese National Publication No. 2004-070251 discloses a hollow tube made of platinum or a platinum alloy provided with at least one convex portion continuous 360 degrees in the circumferential direction in order to absorb expansion and contraction due to heat. ing. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-315894 discloses that 360 degree continuous in the circumferential direction in order to prevent the conduit from being damaged by applying thermal stress or external stress during long-term use. A hollow tube made of platinum or a platinum alloy in which convex portions and concave portions are alternately provided along the axial direction is disclosed, but a gap is provided around a conduit provided with such convex portions and concave portions. It is difficult to dispose a ceramic structure without using it.

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するため、加熱時の熱膨張、若しくは、冷却時の収縮により導管の亀裂発生防止、および、溶融ガラスから加わる膨張圧力による導管の変形防止を達成し、かつ、何らかの理由で溶融ガラスが漏えいするようなことがあっても、侵食され難いセラミックス構造体を有する溶融ガラス搬送設備要素および溶融ガラス搬送設備要素の製造方法、ならびに該溶融ガラス搬送設備要素を含むガラス製造装置を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems of the prior art, the present invention achieves prevention of cracking of the conduit by thermal expansion during heating or contraction during cooling, and prevention of deformation of the conduit due to expansion pressure applied from the molten glass. In addition, even if the molten glass leaks for some reason, the molten glass conveying equipment element having the ceramic structure that is not easily eroded, the manufacturing method of the molten glass conveying equipment element, and the molten glass conveying equipment element It aims at providing the glass manufacturing apparatus containing this.

上記の目的を達成するため、本発明は、白金または白金合金からなる少なくとも1つの導管を含む溶融ガラス用導管構造体、該導管の周囲に配される第1のセラミックス構造体、および、該第1のセラミックス構造体の周囲に位置する第2のセラミックス構造体を有する溶融ガラス搬送設備要素の製造方法であって、
前記導管と、前記第2のセラミックス構造体と、の間隙に、各々全体組成に対する質量%で酸化ジルコニウムを75wt%以上含有し、かつ、前記酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が80wt%以上であり、安定化剤として、酸化イットリウムおよび酸化セリウムからなる群から選択される少なくとも1つを合計含有率で6〜25wt%含有する、メディアン径D50が0.2〜5μmの第1の安定化ジルコニア粒子、および、メディアン径D50が0.2〜2mmの第2の安定化ジルコニア粒子を、前記第2の安定化ジルコニア粒子に対する前記第1の安定化ジルコニア粒子の質量比(第1の安定化ジルコニア粒子の質量/第2の安定化ジルコニア粒子の質量)が0.3〜0.6になるように配合したスラリー体を充填し、1200〜1700℃の温度で焼結させることで前記第1のセラミックス構造体が形成される、溶融ガラス搬送設備要素の製造方法を提供する。
To achieve the above object, the present invention provides a molten glass conduit structure including at least one conduit made of platinum or a platinum alloy, a first ceramic structure disposed around the conduit, and the first A method for producing a molten glass conveying equipment element having a second ceramic structure located around a ceramic structure of one,
In the gap between the conduit and the second ceramic structure, zirconium oxide is contained in an amount of 75 wt% or more by mass% based on the total composition, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide is 80 wt% or more. A first stabilized zirconia having a median diameter D50 of 0.2 to 5 μm, containing 6 to 25 wt% of the total content of at least one selected from the group consisting of yttrium oxide and cerium oxide as a stabilizer Particles, and a second stabilized zirconia particle having a median diameter D50 of 0.2 to 2 mm, a mass ratio of the first stabilized zirconia particle to the second stabilized zirconia particle (first stabilized zirconia) The slurry body was mixed so that the mass of the particles / the mass of the second stabilized zirconia particles) was 0.3 to 0.6. Wherein by causing sintered at a temperature of 1200 to 1700 ° C. first ceramic structure is formed, to provide a method of manufacturing a molten glass conveying equipment element.

また、本発明は、本発明の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法により製造された溶融ガラス搬送設備要素であって、前記第1のセラミックス構造体の平均開気孔率が25〜60%であり、前記第1のセラミックス構造体の20〜1000℃における線熱膨張係数が8×10-6〜12×10-6/℃であり、前記導管と前記第1のセラミックス構造体との間隙が0.5mm未満である、溶融ガラス搬送設備要素を提供する。Further, the present invention is a molten glass transport equipment element manufactured by the method for manufacturing a molten glass transport equipment element of the present invention, wherein the average open porosity of the first ceramic structure is 25-60%, The linear thermal expansion coefficient of the first ceramic structure at 20 to 1000 ° C. is 8 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C., and the gap between the conduit and the first ceramic structure is 0. A molten glass transport equipment element is provided that is less than 5 mm.

また、本発明は、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を含むガラス製造装置を提供する。   Moreover, this invention provides the glass manufacturing apparatus containing the molten glass conveyance equipment element of this invention.

本発明の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法によれば、溶融ガラスの導管を構成する白金または白金合金との線熱膨張係数がほぼ一致しており、所定の平均開気孔率の第1のセラミックス構造体を、導管の配置や形状に影響されることなしに、白金または白金合金製の溶融ガラスの導管の周囲に、間隙を設けずに形成することができる。   According to the method for manufacturing a molten glass conveying equipment element of the present invention, the first ceramics having a predetermined average open porosity with a linear thermal expansion coefficient substantially the same as that of platinum or a platinum alloy constituting the molten glass conduit. The structure can be formed without any gap around the conduit of molten glass made of platinum or platinum alloy without being affected by the arrangement or shape of the conduit.

本発明の溶融ガラス搬送設備要素では、白金または白金合金製の溶融ガラスの導管と、該導管の周囲に配置されるセラミックス構造体と、の線熱膨張係数がほぼ一致しているため、加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量の差がきわめて小さい。このため、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮によって、導管に亀裂が発生すること、たとえば、垂直方向に中心軸がある導管と水平方向に中心軸がある導管との接合部で亀裂が発生すること、が防止されている。さらに、何らかの理由で溶融ガラスが漏えいするようなことがあっても本発明におけるセラミックス構造体は侵食され難い。
また、本発明の溶融ガラス搬送設備要素では、溶融ガラスの流通時の温度域において、十分な圧縮強度を有する第1のセラミックス構造体が、溶融ガラスの導管の周囲に間隙を設けずに形成されているため、内部を通過する溶融ガラスから加わる膨張圧力により導管が変形することが防止されている。
このような溶融ガラス搬送設備要素を含む本発明のガラス製造装置は、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮によって、導管に亀裂が発生することが防止されていること、内部を通過する溶融ガラスから加わる膨張圧力により導管が変形することが防止されていること、および、何らかの理由で溶融ガラスが漏えいするようなことがあってもセラミックス構造体が侵食され難いことから、信頼性に優れており、長期間にわたって安定してガラスを製造することができる。
In the molten glass conveying equipment element of the present invention, the linear thermal expansion coefficients of the molten glass conduit made of platinum or a platinum alloy and the ceramic structure disposed around the conduit are substantially the same. The difference in thermal expansion amount or shrinkage amount during cooling is extremely small. For this reason, cracks occur in the conduit due to thermal expansion during heating or contraction during cooling, for example, at the junction between a conduit having a central axis in the vertical direction and a conduit having a central axis in the horizontal direction. Occurrence is prevented. Furthermore, even if the molten glass leaks for some reason, the ceramic structure in the present invention is hardly eroded.
Further, in the molten glass conveying equipment element of the present invention, the first ceramic structure having sufficient compressive strength is formed without providing a gap around the molten glass conduit in the temperature range when the molten glass flows. Therefore, the conduit is prevented from being deformed by the expansion pressure applied from the molten glass passing through the inside.
In the glass manufacturing apparatus of the present invention including such a molten glass conveying equipment element, cracks are prevented from occurring in the conduit due to thermal expansion during heating or contraction during cooling, and melting that passes through the inside. Excellent reliability due to the fact that the duct is prevented from being deformed by the expansion pressure applied from the glass and that the ceramic structure is less likely to erode even if the molten glass leaks for some reason. Thus, glass can be produced stably over a long period of time.

図1は、本発明の溶融ガラス搬送設備要素の1構成例を示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one configuration example of the molten glass conveying equipment element of the present invention. 図2は、本発明の溶融ガラス搬送設備要素の別の1構成例を示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing another configuration example of the molten glass conveyance facility element of the present invention. 図3は、負荷時間と圧縮歪み量との関係を示したグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the load time and the amount of compressive strain. 図4は、圧縮歪み試験実施前後の導管の状態を示している。FIG. 4 shows the state of the conduit before and after the compressive strain test.

以下、図面を参照して本発明について説明する。
図1は、本発明の溶融ガラス搬送設備要素の1構成例を示した断面図である。
図1に示す溶融ガラス搬送設備要素において、溶融ガラス用導管構造体1は、垂直方向に中心軸のある導管(以下、「垂直管」という。)1aに対して、水平方向に中心軸のある2本の導管(以下、「水平管」という。)1b,1bが連通した構造である。
The present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one configuration example of the molten glass conveying equipment element of the present invention.
In the molten glass conveying equipment element shown in FIG. 1, the molten glass conduit structure 1 has a central axis in the horizontal direction with respect to a conduit having a central axis in the vertical direction (hereinafter referred to as “vertical tube”) 1a. Two conduits (hereinafter referred to as “horizontal pipes”) 1b and 1b communicate with each other.

図1において、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(垂直管1aおよび水平管1b)の周囲には、第1のセラミックス構造体2が配されており、該第1のセラミックス構造体2の周囲には、第2のセラミックス構造体3が位置している。   In FIG. 1, a first ceramic structure 2 is arranged around the conduits (vertical tube 1 a and horizontal tube 1 b) constituting the molten glass conduit structure 1, and the first ceramic structure 2. The second ceramic structure 3 is located around the.

本発明における溶融ガラス搬送設備要素は、導管を少なくとも1つ有していればよく、図示した態様に限定されない。
図2は、本発明の溶融ガラス搬送設備要素の別の1構成例を示した断面図である。
図2に示す溶融ガラス搬送設備要素において、溶融ガラス用導管構造体1は、1本の導管1cのみを有している。該導管1cは、周方向に360度連続する凸部および凹部が、軸方向に沿って交互に設けられており、蛇腹状の外形をなしている。
図2においても、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管1cの周囲には、第1のセラミックス構造体2が配されており、該第1のセラミックス構造体2の周囲には、第2のセラミックス構造体3が位置している。
The molten glass conveyance equipment element in the present invention is not limited to the illustrated embodiment as long as it has at least one conduit.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing another configuration example of the molten glass conveyance facility element of the present invention.
In the molten glass conveying equipment element shown in FIG. 2, the molten glass conduit structure 1 has only one conduit 1c. The conduit 1c is provided with convex portions and concave portions that continue 360 degrees in the circumferential direction alternately along the axial direction, and has an accordion-shaped outer shape.
Also in FIG. 2, the first ceramic structure 2 is disposed around the conduit 1 c constituting the molten glass conduit structure 1, and the second ceramic structure 2 is surrounded by the second ceramic structure 2. The ceramic structure 3 is located.

図1に示すような垂直管と水平管とが連通した構造の場合、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(垂直管1a、水平管1b)と、該導管の周囲に配置されるセラミックス構造体と、の熱膨張係数の差が大きいと、加熱時の熱膨張量の差、若しくは冷却時の収縮量の差を管材料の伸びにより吸収することができず、垂直管1aと、水平管1bと、の接合部において、亀裂が発生するおそれがあるため、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管と、該導管の周囲に配される第1のセラミックス構造体2と、の熱膨張係数の差が小さく、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮によって、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管での亀裂の発生を抑制することができる本発明を適用するのが好適である。
また、垂直管1aと、水平管1bと、の接合部の周辺では、導管(垂直管1a、水平管1b)と、該導管の周囲に配置される耐火レンガ等のセラミックス構造体と、の間に間隙が生じやすく、溶融ガラスから加わる膨張圧力によって導管が変形し、破損するおそれがあるため、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(垂直管1a、水平管1b)と、該導管の周囲に配される第1のセラミックス構造体2と、の間隙がきわめて小さく、溶融ガラスから加わる膨張圧力による導管の変形を抑制できる本発明を適用するのが好適である。
なお、図1に示すような垂直管と水平管とが連通した構造についても、図示した態様に限定されず、1本の垂直管に対して1本の水平管が連通するものであってもよい。また、1本の垂直管に対して1本の水平管がその一端側で連通しており、かつ、該水平管がその他端側において、さらに別の1本の垂直管と連通するものであってもよく、このような構造にさらに1本以上の垂直管若しくは水平管、またはその両方が連通するものであってもよい。
In the case of a structure in which a vertical tube and a horizontal tube are communicated as shown in FIG. 1, the conduits (vertical tube 1a, horizontal tube 1b) constituting the molten glass conduit structure 1 and ceramics arranged around the conduits If the difference in thermal expansion coefficient between the structure and the structure is large, the difference in thermal expansion during heating or the difference in shrinkage during cooling cannot be absorbed by the elongation of the tube material, and the vertical pipe 1a and the horizontal Since there is a possibility that cracks may occur at the joint with the tube 1b, the heat of the conduit constituting the conduit structure 1 for molten glass and the first ceramic structure 2 disposed around the conduit 1 It is preferable to apply the present invention in which the difference in the expansion coefficient is small and the occurrence of cracks in the conduit constituting the molten glass conduit structure 1 can be suppressed by thermal expansion during heating or contraction during cooling. It is.
Further, in the vicinity of the joint portion between the vertical pipe 1a and the horizontal pipe 1b, between the conduit (vertical pipe 1a, horizontal pipe 1b) and a ceramic structure such as a refractory brick disposed around the conduit. Since there is a risk that a gap is easily formed in the glass and the expansion pressure applied from the molten glass deforms and breaks the conduit, the conduit (vertical tube 1a, horizontal tube 1b) constituting the molten glass conduit structure 1 and the It is preferable to apply the present invention in which the gap between the first ceramic structure 2 and the surrounding surroundings is extremely small, and the deformation of the conduit due to the expansion pressure applied from the molten glass can be suppressed.
The structure in which the vertical pipe and the horizontal pipe communicate with each other as shown in FIG. 1 is not limited to the illustrated embodiment, and one horizontal pipe may communicate with one vertical pipe. Good. Further, one horizontal pipe communicates with one vertical pipe at one end side, and the horizontal pipe communicates with another vertical pipe at the other end side. Alternatively, one or more vertical pipes or horizontal pipes, or both may communicate with such a structure.

また、本発明における垂直管は、その中心軸が厳密な意味で垂直方向であることは必ずしも要求されず、その中心軸が垂直方向に対して傾斜しているものであってもよい。水平管についても同様であり、その中心軸が厳密な意味で水平方向であることは必ずしも要求されず、その中心軸が水平方向に対してある程度傾斜するものであってもよい。要するに、本発明における垂直管および水平管は、それらの相対的な関係を意図したものであり、一方の導管を垂直管とした場合に、これに交差する関係となる導管を水平管とするものである。   Further, the vertical pipe in the present invention does not necessarily require that the central axis is in the vertical direction in a strict sense, and the central axis may be inclined with respect to the vertical direction. The same applies to the horizontal pipe, and the central axis is not necessarily required to be in the horizontal direction in a strict sense, and the central axis may be inclined to some extent with respect to the horizontal direction. In short, the vertical pipe and the horizontal pipe in the present invention are intended to have a relative relationship between them, and when one of the pipes is a vertical pipe, the pipe intersecting with the vertical pipe is the horizontal pipe. It is.

また、溶融ガラス用導管構造体を構成する導管が、図2に示す導管1cのように凹凸を有する形状の場合、該導管の周囲に配置される耐火レンガ等のセラミックス構造体と、の間に間隙が生じやすく、溶融ガラスから加わる膨張圧力によって導管が変形し、破損するおそれがあるため、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管1cと、該導管1cの周囲に配される第1のセラミックス構造体2と、の間隙がきわめて小さく、溶融ガラスから加わる膨張圧力による導管の変形を抑制できる本発明を適用するのが好適である。
なお、図2に示すような1本の導管のみを有する場合についても、図示するような、周方向に360度連続する凸部および凹部が、軸方向に沿って交互に設けられているものに限定されず、凸部または凹部のうち、一方のみを有するものであってもよく、さらには、凸部や凹部を持たない通常の直管であってもよい。
Moreover, when the conduit | pipe which comprises the conduit | pipe structure for molten glass has an unevenness | corrugation like the conduit | pipe 1c shown in FIG. 2, between ceramic structures, such as a refractory brick arrange | positioned around this conduit | pipe, Since the gap is likely to occur and the expansion pressure applied from the molten glass may deform and damage the conduit, the conduit 1c constituting the molten glass conduit structure 1 and the first around the conduit 1c are arranged. It is preferable to apply the present invention in which the gap between the ceramic structure 2 and the ceramic structure 2 is extremely small and the deformation of the conduit due to the expansion pressure applied from the molten glass can be suppressed.
In the case where only one conduit as shown in FIG. 2 is provided, as shown in the drawing, convex portions and concave portions continuous 360 degrees in the circumferential direction are alternately provided along the axial direction. It is not limited, You may have only one among a convex part or a recessed part, Furthermore, the normal straight pipe which does not have a convex part and a recessed part may be sufficient.

また、溶融ガラス用導管構造体を構成する導管の内部に溶融ガラスを撹拌するためのスターラーが設けられていてもよい。
溶融ガラス用導管構造体を構成する導管の内部に溶融ガラスを撹拌するためのスターラーが設けられている場合、スターラーによる撹拌時に、溶融ガラスから加わる膨張圧力によって導管が変形し、破損するおそれがあるため、溶融ガラス用導管構造体を構成する導管と、該導管の周囲に配される第1のセラミックス構造体と、の間隙がきわめて小さく、溶融ガラスから加わる膨張圧力による導管の変形を抑制できる本発明を適用するのが好適である。
Moreover, the stirrer for stirring molten glass may be provided in the inside of the conduit | pipe which comprises the conduit | pipe structure for molten glass.
When a stirrer for stirring molten glass is provided inside the conduit constituting the conduit structure for molten glass, the conduit may be deformed and damaged by the expansion pressure applied from the molten glass during stirring by the stirrer. Therefore, the gap between the conduit constituting the conduit structure for molten glass and the first ceramic structure disposed around the conduit is extremely small, and the deformation of the conduit due to the expansion pressure applied from the molten glass can be suppressed. It is preferable to apply the invention.

本発明において、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)は、溶融ガラスの導管として用いられるものであるため、その構成材料は耐熱性および溶融ガラスに対する耐食性に優れていることが求められる。このため、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)は白金、または白金−金合金、白金−ロジウム合金、白金−イリジウム合金のような白金合金からなる。
溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)を構成する白金または白金合金は、白金または白金合金にAl23、ZrO2、Y23のような金属酸化物粒子を分散させた強化白金からなることが好ましい。強化白金では、白金または白金合金に分散させた金属酸化物粒子が転位や結晶粒の成長を妨げる効果を生じ、これによって機械的強度が高められている。しかしながら、その一方で通常の白金または白金合金に比べて材料の延性が低下しているため、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管と、該導管の周囲に配置される断熱レンガ等のセラミックス構造体と、の加熱時の熱膨張量の差、若しくは冷却時の収縮量の差を管材料の伸びにより吸収することができず、該導管に亀裂が発生するおそれがある。このため、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮によって、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管での亀裂の発生を抑制することができる本発明を適用するのが好適な材料ということができる。
In the present invention, the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2) are used as molten glass conduits. The constituent material is required to have excellent heat resistance and corrosion resistance to molten glass. For this reason, the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2) are platinum, platinum-gold alloy, platinum-rhodium alloy, platinum- It consists of a platinum alloy such as an iridium alloy.
Platinum or a platinum alloy constituting the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical pipe 1a, horizontal pipe 1b in FIG. 1 and conduit 1c in FIG. 2) is composed of Al 2 O 3 , platinum or platinum alloy, It is preferably made of reinforced platinum in which metal oxide particles such as ZrO 2 and Y 2 O 3 are dispersed. In reinforced platinum, metal oxide particles dispersed in platinum or a platinum alloy have an effect of hindering dislocations and growth of crystal grains, thereby increasing mechanical strength. On the other hand, however, the ductility of the material is lower than that of normal platinum or a platinum alloy, so that the conduit constituting the molten glass conduit structure 1 and ceramics such as a heat insulating brick disposed around the conduit are included. The difference in thermal expansion during heating with the structure or the difference in shrinkage during cooling cannot be absorbed by the elongation of the tube material, and there is a risk that the conduit will crack. For this reason, it is a suitable material to apply this invention which can suppress generation | occurrence | production of the crack in the conduit | pipe which comprises the conduit structure 1 for molten glass by the thermal expansion at the time of heating, or the shrinkage | contraction at the time of cooling. Can do.

本発明において、第1のセラミックス構造体2は、全体組成に対する質量%で酸化ジルコニウムを75wt%以上含有し、かつ、酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が80wt%以上である。言い換えると、第1のセラミックス構造体2は、完全安定化ジルコニアである立方晶ジルコニアを主体としたものである。
立方晶ジルコニアを主体とすることにより、加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量が、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管と、該導管の周囲に配される第1のセラミックス構造体2と、でほぼ等しくなる。この結果、加熱時の熱膨張量若しくは冷却時の収縮量の差がきわめて小さくなり、加熱時の熱膨張若しくは冷却時の収縮によって、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管で亀裂が発生すること、例えば、図1における垂直管1aと水平管1bとの接合部で亀裂が発生することが防止される。
完全安定化ジルコニアである立方晶ジルコニアは、以下に示すように、20〜1000℃において、該導管を構成する白金または白金合金と極めて近い線熱膨張係数を有するためである。
白金、白金合金:9.5×10-6/℃〜11×10-6/℃
立方晶ジルコニア:8.5×10-6/℃〜10.5×10-6/℃
なお、立方晶ジルコニアのような酸化ジルコニウムは、耐熱性、溶融ガラスの耐食性、および腐食性ガスに対する耐食性等に優れているため、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)の周囲に配する、第1のセラミックス構造体2として好適である。
In the present invention, the first ceramic structure 2 contains 75 wt% or more of zirconium oxide in mass% with respect to the entire composition, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide is 80 wt% or more. In other words, the first ceramic structure 2 is mainly composed of cubic zirconia which is fully stabilized zirconia.
By using cubic zirconia as a main component, the amount of thermal expansion during heating or the amount of shrinkage during cooling is a conduit constituting the conduit structure 1 for molten glass and the first ceramic disposed around the conduit. The structure 2 is almost the same. As a result, the difference between the amount of thermal expansion during heating or the amount of shrinkage during cooling becomes extremely small, and cracks occur in the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 due to thermal expansion during heating or shrinkage during cooling. For example, cracks are prevented from occurring at the joint between the vertical tube 1a and the horizontal tube 1b in FIG.
This is because cubic zirconia, which is a fully stabilized zirconia, has a linear thermal expansion coefficient very close to that of platinum or a platinum alloy constituting the conduit at 20 to 1000 ° C. as shown below.
Platinum, platinum alloy: 9.5 × 10 −6 / ° C. to 11 × 10 −6 / ° C.
Cubic Zirconia: 8.5 × 10 -6 /℃~10.5×10 -6 /
Zirconium oxide such as cubic zirconia is excellent in heat resistance, corrosion resistance of molten glass, corrosion resistance against corrosive gas, and the like. Therefore, the conduits constituting the conduit structure 1 for molten glass (vertical tube in FIG. 1). It is suitable as the first ceramic structure 2 disposed around 1a, the horizontal pipe 1b, and the conduit 1c) of FIG.

上記の効果を奏するためには、セラミックス構造体の20〜1000℃における線熱膨張係数が8×10-6〜12×10-6/℃であり、9×10-6〜11×10-6/℃であることが好ましく、9.5×10-6〜10.5×10-6/℃であることがより好ましい。
但し、白金または白金合金の線熱膨張係数は組成によって多少異なるので、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)に用いる白金または白金合金の線熱膨張係数に応じて、第1のセラミックス構造体2の線熱膨張係数を選択することが好ましい。具体的には、第1のセラミックス構造体2の20〜1000℃における線熱膨張係数が、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)に用いる白金または白金合金の20〜1000℃における線熱膨張係数の±15%以内であることが好ましく、±10%以内であることがより好ましく、±5%以内であることがさらに好ましい。
In order to achieve the above effects, the linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C. of the ceramic structure is 8 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C., and 9 × 10 −6 to 11 × 10 −6. / ° C. is preferable, and 9.5 × 10 −6 to 10.5 × 10 −6 / ° C. is more preferable.
However, since the linear thermal expansion coefficient of platinum or a platinum alloy is slightly different depending on the composition, the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b in FIG. 1, and conduit 1c in FIG. 2) are used. It is preferable to select the linear thermal expansion coefficient of the first ceramic structure 2 according to the linear thermal expansion coefficient of platinum or platinum alloy to be used. Specifically, the linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C. of the first ceramic structure 2 is a conduit constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b in FIG. 1, and FIG. 2 is preferably within ± 15%, more preferably within ± 10%, more preferably within ± 5% of the linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C. of platinum or platinum alloy used for the conduit 1c). Is more preferable.

上記の線熱膨張係数を達成するためには、第1のセラミックス構造体2に含まれる酸化ジルコニウムは75wt%以上であり、そのうちに占める立方晶ジルコニアの割合を80wt%以上とする必要がある。第1のセラミックス構造体2に含まれる酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が85wt%以上であることが好ましく、90wt%以上であることがより好ましい。   In order to achieve the above linear thermal expansion coefficient, zirconium oxide contained in the first ceramic structure 2 is 75 wt% or more, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide needs to be 80 wt% or more. The proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide contained in the first ceramic structure 2 is preferably 85 wt% or more, and more preferably 90 wt% or more.

本発明において、第1のセラミックス構造体2は、平均開気孔率が25〜60%である。上記組成の第1のセラミックス構造体2は溶融ガラスに対する耐食性に優れているが、平均開気孔率が60%超だと溶融ガラスに対する耐食性が低下する。一方、平均開気孔率が25%未満だと、第1のセラミックス構造体2の耐熱衝撃性が低下する。また、熱容量が増加するため、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間で、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮のタイミングにずれが生じやすくなり、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管で亀裂が発生するおそれがある。また、加熱若しくは冷却に要する時間も長くなる。
第1のセラミックス構造体2は、平均開気孔率が30〜50%であることが好ましく、35〜45%であることがより好ましい。
第1のセラミックス構造体2の平均開気孔率は、アルキメデス法や水銀ポロシメークによる測定により求めることができる。
第1のセラミックス構造体2は、部位によって開気孔率が異なっていてもよい。例えば、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と面する部位を他の部位よりも開気孔率を低くすることで、溶融ガラスに対する耐食性を高めることができる。
In the present invention, the first ceramic structure 2 has an average open porosity of 25 to 60%. The first ceramic structure 2 having the above composition is excellent in corrosion resistance to the molten glass, but if the average open porosity is more than 60%, the corrosion resistance to the molten glass is lowered. On the other hand, if the average open porosity is less than 25%, the thermal shock resistance of the first ceramic structure 2 is lowered. Further, since the heat capacity is increased, the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2), the first ceramic structure 2, In the meantime, the thermal expansion at the time of heating or the timing of the contraction at the time of cooling tends to be shifted, and there is a possibility that cracks may occur in the conduits constituting the molten glass conduit structure 1. In addition, the time required for heating or cooling becomes longer.
The first ceramic structure 2 preferably has an average open porosity of 30 to 50%, and more preferably 35 to 45%.
The average open porosity of the 1st ceramic structure 2 can be calculated | required by the measurement by Archimedes method or mercury porosimetry.
The first ceramic structure 2 may have different open porosity depending on the part. For example, the open porosity of the portion facing the conduits (vertical tube 1a, horizontal tube 1b in FIG. 1 and conduit 1c in FIG. 2) constituting the molten glass conduit structure 1 is made lower than the other portions. Thus, the corrosion resistance against molten glass can be enhanced.

図1,2において、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間には間隙が存在しない。
上述したように、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間に間隙が存在すると、溶融ガラスから加わる膨張圧力によって導管が変形し、破損するおそれがある。
溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間隙が存在しなければ、溶融ガラスから加わる膨張圧力による導管の変形を抑制できる。
但し、本発明では、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間隙がきわめて小さければよく、具体的には、0.5mm未満であればよい。
溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間隙は、0.4mm以下であることが好ましく、0.2mm以下であることがより好ましく、間隙が存在しないことがさらに好ましい。
1 and 2, between the conduits (vertical tube 1a, horizontal tube 1b in FIG. 1 and conduit 1c in FIG. 2) constituting the molten glass conduit structure 1, and the first ceramic structure 2. There are no gaps.
As described above, between the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2) and the first ceramic structure 2 are provided. If there is a gap, the expansion pressure applied from the molten glass may deform and damage the conduit.
If there is no gap between the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2) and the first ceramic structure 2, The deformation of the conduit due to the expansion pressure applied from the molten glass can be suppressed.
However, in the present invention, the gap between the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2) and the first ceramic structure 2 is the same. Should be extremely small, specifically, less than 0.5 mm.
The gap between the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2) and the first ceramic structure 2 is 0.4 mm or less. Is preferably 0.2 mm or less, and more preferably no gap is present.

溶融ガラスから加わる膨張圧力によって溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管の変形を抑制するため、第1のセラミックス構造体2は、溶融ガラスの流通時の温度域において、十分な圧縮強度を有していることが求められる。具体的には、第1のセラミックス構造体2は、1400℃における圧縮強度が5MPa以上であることが好ましく、8MPa以上であることがより好ましく、10MPa以上であることがさらに好ましい。ここで、1400℃における圧縮強度としたのは、溶融ガラスの流通時において、第1のセラミックス構造体2が通常経験する温度だからである。   The first ceramic structure 2 has a sufficient compressive strength in the temperature range when the molten glass flows in order to suppress deformation of the conduit constituting the molten glass conduit structure 1 by the expansion pressure applied from the molten glass. It is required to do. Specifically, the first ceramic structure 2 preferably has a compressive strength at 1400 ° C. of 5 MPa or more, more preferably 8 MPa or more, and further preferably 10 MPa or more. Here, the compressive strength at 1400 ° C. is because the temperature is normally experienced by the first ceramic structure 2 when the molten glass is distributed.

本発明において、第1のセラミックス構造体2の厚さdが15mm以上50mm以下であることが好ましい。第1のセラミックス構造体2の厚さdが15mm未満だと、第1のセラミックス構造体2の加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量が、第2のセラミックス構造体3によって妨げられるため、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間で、加熱時の熱膨張量、若しくは冷却時の収縮量の差が大きくなり、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管で亀裂が発生するおそれがある。
また、第1のセラミックス構造体2の厚さdが15mm未満だと、後述する手順で、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管と、第2のセラミックス構造体3と、の間隙にスラリー体を充填し、該スラリー体を焼結させて第1のセラミックス構造体2を形成する際に、施工性に劣るおそれがある。
立方晶ジルコニアは高価な材料であるため、第1のセラミックス構造体2の厚さは、必要最小限に留めることがコスト面から好ましい。この観点から、第1のセラミックス構造体2の厚さdが50mm以下であることが好ましい。
また、第1のセラミックス構造体2の厚さdが、50mmよりも大きいと、溶融ガラスの流通時において、第1のセラミックス構造体2の厚さ方向で温度差が生じるおそれがある。
第1のセラミックス構造体2の厚さdは、20〜40mmであることがより好ましく、25〜35mmであることがさらに好ましい。
なお、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管が、図2の導管1cのように凹凸を有する場合、導管1cの凹凸と対面する第1のセラミックス構造体2の全て部位において、厚さが上記の範囲を満たすようにする。
In the present invention, the thickness d of the first ceramic structure 2 is preferably 15 mm or more and 50 mm or less. When the thickness d of the first ceramic structure 2 is less than 15 mm, the second ceramic structure 3 hinders the amount of thermal expansion during heating or the amount of contraction during cooling of the first ceramic structure 2. Therefore, between the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2) and the first ceramic structure 2 during heating. The difference in the amount of thermal expansion or the amount of shrinkage during cooling increases, and there is a risk that cracks will occur in the conduit constituting the conduit structure 1 for molten glass.
If the thickness d of the first ceramic structure 2 is less than 15 mm, the slurry is formed in the gap between the conduit constituting the molten glass conduit structure 1 and the second ceramic structure 3 in the procedure described later. When the first ceramic structure 2 is formed by filling the body and sintering the slurry body, the workability may be inferior.
Since cubic zirconia is an expensive material, it is preferable from the viewpoint of cost to keep the thickness of the first ceramic structure 2 to the minimum necessary. From this viewpoint, the thickness d of the first ceramic structure 2 is preferably 50 mm or less.
If the thickness d of the first ceramic structure 2 is larger than 50 mm, a temperature difference may occur in the thickness direction of the first ceramic structure 2 when the molten glass is distributed.
The thickness d of the first ceramic structure 2 is more preferably 20 to 40 mm, and further preferably 25 to 35 mm.
In addition, when the conduit | pipe which comprises the conduit structure 1 for molten glass has an unevenness | corrugation like the conduit | pipe 1c of FIG. 2, thickness is in all the site | parts of the 1st ceramic structure 2 facing the unevenness | corrugation of the conduit | pipe 1c. The above range should be satisfied.

上述したように、立方晶ジルコニアは高価な材料であるため、第1のセラミックス構造体2の厚さは、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管と、第2のセラミックス構造体3と、の間隙にスラリー体を充填し、該スラリー体を焼結させて第1のセラミックス構造体2を形成するため、第1のセラミックス構造体2の周囲には、第2のセラミックス構造体3が位置することになる。
第2のセラミックス構造体3としては、アルミナ、マグネシア、ジルコンおよびシリカからなる群から選択される少なくとも1つを主体とする断熱れんがを用いることができる。
第2のセラミックス構造体3として用いる断熱れんがの具体例としては、シリカ・アルミナ質断熱れんが、ジルコニア質断熱れんが、マグネシア質断熱れんが等が挙げられる。市販品としては、SP−15(日の丸窯業株式会社製)、LBK3000(イソライト工業株式会社製)等が挙げられる。
As described above, since cubic zirconia is an expensive material, the thickness of the first ceramic structure 2 is such that the conduit constituting the molten glass conduit structure 1, the second ceramic structure 3, In order to form the first ceramic structure 2 by filling the gap between the slurry body and sintering the slurry body, the second ceramic structure 3 is positioned around the first ceramic structure 2. Will do.
As the second ceramic structure 3, a heat insulating brick mainly composed of at least one selected from the group consisting of alumina, magnesia, zircon and silica can be used.
Specific examples of the heat insulating brick used as the second ceramic structure 3 include silica / alumina heat insulating brick, zirconia heat insulating brick, and magnesia heat insulating brick. Examples of commercially available products include SP-15 (manufactured by Hinomaru Ceramic Co., Ltd.), LBK3000 (manufactured by Isolite Kogyo Co., Ltd.), and the like.

次に、本発明の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法について説明する。
本発明では、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間隙を0.5mm未満にすることが求められるが、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管の周囲に、完全安定化ジルコニアである立方晶ジルコニアを主体とする断熱レンガを配置したのでは、上記の間隙を達成することができない。
このため、本発明では、上記した第1のセラミックス構造体2の組成(すなわち、酸化ジルコニウムは75wt%以上であり、そのうちに占める立方晶ジルコニアの割合を80wt%以上である)を満たす安定化ジルコニア粒子を含むスラリー体を、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第2のセラミックス構造体3と、の間隙に充填し、該スラリー体を焼結させることで第1のセラミックス構造体2を形成する。
Next, the manufacturing method of the molten glass conveyance equipment element of this invention is demonstrated.
In the present invention, the gap between the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2) and the first ceramic structure 2 is set to 0. Although it is required to be less than 5 mm, if the insulating brick mainly composed of cubic zirconia, which is a completely stabilized zirconia, is arranged around the conduit constituting the conduit structure 1 for molten glass, the above gap Cannot be achieved.
For this reason, in the present invention, stabilized zirconia satisfying the composition of the first ceramic structure 2 described above (that is, zirconium oxide is 75 wt% or more and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide is 80 wt% or more). A slurry body containing particles is formed by a conduit (a vertical tube 1a, a horizontal tube 1b, and a conduit 1c in FIG. 2) constituting the molten glass conduit structure 1 and a second ceramic structure 3. The first ceramic structure 2 is formed by filling the gap and sintering the slurry.

ここで、形成後の第1のセラミックス構造体2と、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、の間隙を0.5mm未満にし、かつ、形成後の第1のセラミックス構造体2が、溶融ガラスの流通時の温度域において、十分な圧縮強度を有しているように、使用するスラリー体に含まれる安定化ジルコニア粒子を選択する必要がある。   Here, the gap between the first ceramic structure 2 after formation and the conduits (vertical tube 1a, horizontal tube 1b in FIG. 1, and conduit 1c in FIG. 2) constituting the molten glass conduit structure 1. Is included in the slurry body to be used so that the first ceramic structure 2 after the formation has a sufficient compressive strength in the temperature range when the molten glass flows. It is necessary to select stabilized zirconia particles.

形成後の第1のセラミックス構造体2と、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、の間隙を小さくするためには、スラリー体の焼結時の寸法変化(収縮)を小さくすればよい。このためには、粒子径が大きい安定化ジルコニア粒子を含むスラリー体を使用すればよいことになる。
しかしながら、粒子径が大きい安定化ジルコニア粒子をのみを含むスラリー体を使用した場合、粒子相互の接合面積が小さいため、焼結体、すなわち、第1のセラミックス構造体2の圧縮強度が低くなる。
The gap between the formed first ceramic structure 2 and the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2) is reduced. For this purpose, the dimensional change (shrinkage) during sintering of the slurry body may be reduced. For this purpose, a slurry body containing stabilized zirconia particles having a large particle diameter may be used.
However, when a slurry body containing only stabilized zirconia particles having a large particle diameter is used, the compressive strength of the sintered body, that is, the first ceramic structure 2 is reduced because the bonding area between the particles is small.

一方、粒子径が小さい安定化ジルコニア粒子を含むスラリー体を使用した場合、大きな粒子の接合点を補強するように結合するため、焼結体、すなわち、第1のセラミックス構造体2の圧縮強度が高くなる。
しかしながら、粒子径が小さい安定化ジルコニア粒子のみを含むスラリー体を使用した場合、スラリー体の焼結時の寸法変化(収縮)が大きくなるため、形成後の第1のセラミックス構造体2と、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、の間隙が大きくなる。
On the other hand, when a slurry body containing stabilized zirconia particles having a small particle diameter is used, the sintered body, that is, the compressive strength of the first ceramic structure 2 is increased in order to bond so as to reinforce the joint point of the large particles. Get higher.
However, when a slurry body containing only stabilized zirconia particles having a small particle diameter is used, the dimensional change (shrinkage) during sintering of the slurry body becomes large, so that the first ceramic structure 2 after formation and the melt The gap between the conduits constituting the glass conduit structure 1 (vertical tubes 1a, horizontal tubes 1b, and conduits 1c in FIG. 2) is increased.

本発明では、以下に述べるように、粒子径が異なる2種類の安定化ジルコニア粒子を特定の割合で配合したスラリー体を使用することで、形成後の第1のセラミックス構造体2と、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、の間隙を0.5mm未満にし、かつ、形成後の第1のセラミックス構造体2が、溶融ガラスの流通時の温度域において、十分な圧縮強度を有するものとする。
すなわち、本発明では、メディアン径D50が0.2〜5μmの第1の安定化ジルコニア粒子、および、メディアン径D50が0.2〜2mmの第2の安定化ジルコニア粒子を、第2の安定化ジルコニア粒子に対する第1の安定化ジルコニア粒子の質量比(第1の安定化ジルコニア粒子の質量/第2の安定化ジルコニア粒子の質量)が0.3〜0.6になるように配合したスラリー体を使用する。
In the present invention, as described below, by using a slurry body in which two kinds of stabilized zirconia particles having different particle diameters are blended at a specific ratio, the first ceramic structure 2 after the formation and the molten glass are used. The first ceramic structure after forming the gap between the conduits constituting the conduit structure 1 for use (vertical pipe 1a, horizontal pipe 1b in FIG. 1 and conduit 1c in FIG. 2) less than 0.5 mm The body 2 shall have sufficient compressive strength in the temperature range at the time of distribution | circulation of a molten glass.
That is, in the present invention, the first stabilized zirconia particles having a median diameter D50 of 0.2 to 5 μm and the second stabilized zirconia particles having a median diameter D50 of 0.2 to 2 mm are secondly stabilized. Slurry blended such that the mass ratio of the first stabilized zirconia particles to the zirconia particles (the mass of the first stabilized zirconia particles / the mass of the second stabilized zirconia particles) is 0.3 to 0.6. Is used.

上記のスラリー体において、メディアン径D50が大きい第2の安定化ジルコニア粒子が、焼結体の骨格をなすことにより、焼結時の寸法変化(収縮)を抑制する一方で、メディアン径D50が小さい第1の安定化ジルコニア粒子が、焼結体の骨格となる大きな粒子の結合展を補強するため、焼結体、すなわち、第1のセラミックス構造体2の圧縮強度が高くなる。   In the above slurry body, the second stabilized zirconia particles having a large median diameter D50 suppress the dimensional change (shrinkage) during sintering by forming a skeleton of the sintered body, while the median diameter D50 is small. Since the first stabilized zirconia particles reinforce the bonding of large particles serving as the skeleton of the sintered body, the compressive strength of the sintered body, that is, the first ceramic structure 2 is increased.

なお、第1の安定化ジルコニア粒子、および、第2の安定化ジルコニア粒子は、単に粒子径が互いに異なるだけではなく、メディアン径D50が上記の範囲であることが重要である。
第1の安定化ジルコニア粒子のメディアン径D50が0.2μm未満だと、粉末の凝集が生じ易く、均一な分散ができなくなる結果、焼結体の骨格粒子の結合点が強化されない部位が残存するため、焼結体、すなわち、第1のセラミックス構造体2の圧縮強度が低くなる。
本発明では、メディアン径D50が互いに異なる2種類の安定化ジルコニア粒子を配合してスラリー体とするため、メディアン径D50が小さい第1の安定化ジルコニア粒子を、イオン交換水、pH調整剤、および、必要に応じて添加する有機バインダとともにボールミルで混合してスラリー前駆体とした後、該スラリー前駆体と、メディアン径D50が大きい第2の安定化ジルコニア粒子と、をプラネタリーミキサーで混合してスラリー体とすることが好ましい。
第1の安定化ジルコニア粒子のメディアン径D50が5μm超だと、上記の手順でスラリー前駆体を作製する際に、第1の安定化ジルコニア粒子が沈降するため、良好なスラリー前駆体(ジルコニア粒子が均一に分散したスラリー前駆体)を得ることができない。
また、スラリー前駆体が得られた場合でも、該スラリー前駆体を用いて作製したスラリー体を焼結した際に、焼結体の骨格粒子の接合点を十分に強化することができず、焼結体に多数の空隙が存在するため、焼結体、すなわち、第1のセラミックス構造体2の圧縮強度が低くなる。
第1の安定化ジルコニア粒子は、メディアン径D50が0.5〜4μmであることが好ましく、1〜3μmであることがより好ましい。
It is important that the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles not only have different particle diameters but also have a median diameter D50 in the above range.
When the median diameter D50 of the first stabilized zirconia particles is less than 0.2 μm, the powder is likely to aggregate and cannot be uniformly dispersed. As a result, a portion where the bonding points of the skeleton particles of the sintered body are not strengthened remains. Therefore, the compressive strength of the sintered body, that is, the first ceramic structure 2 is lowered.
In the present invention, since two types of stabilized zirconia particles having different median diameters D50 are mixed to form a slurry, the first stabilized zirconia particles having a small median diameter D50 are ion-exchanged water, a pH adjuster, and Then, after mixing with a ball mill together with an organic binder to be added as necessary to obtain a slurry precursor, the slurry precursor and second stabilized zirconia particles having a large median diameter D50 are mixed with a planetary mixer. A slurry body is preferred.
When the median diameter D50 of the first stabilized zirconia particles is more than 5 μm, the first stabilized zirconia particles settle when the slurry precursor is produced by the above procedure, so that a good slurry precursor (zirconia particles Cannot be obtained in a uniform manner.
Even when a slurry precursor is obtained, when a slurry body produced using the slurry precursor is sintered, the joint points of the skeletal particles of the sintered body cannot be sufficiently strengthened, Since there are many voids in the bonded body, the compressive strength of the sintered body, that is, the first ceramic structure 2 is lowered.
The first stabilized zirconia particles preferably have a median diameter D50 of 0.5 to 4 μm, and more preferably 1 to 3 μm.

第1の安定化ジルコニア粒子は、積算ふるい下90%径(D90)が10μm以下であることが、スラリーの均一性を維持し、かつ、焼結体の圧縮強度を高くするうえで好ましく、8μm以下であることがより好ましい。   The first stabilized zirconia particles preferably have an integrated sieve 90% diameter (D90) of 10 μm or less in order to maintain the uniformity of the slurry and increase the compressive strength of the sintered body. The following is more preferable.

第2の安定化ジルコニア粒子のメディアン径D50が0.2mm未満だと、焼結時の寸法変化(収縮)が大きくなる。   When the median diameter D50 of the second stabilized zirconia particles is less than 0.2 mm, the dimensional change (shrinkage) during sintering increases.

一方、第2の安定化ジルコニア粒子のメディアン径D50が2mm超だと、第1の安定化ジルコニア粒子を含むスラリー前駆体と、第2の安定化ジルコニア粒子と、をプラネタリーミキサーで混合する際に、第1の安定化ジルコニア粒子と、第2の安定化ジルコニア粒子と、が均一に分散せず、所望の組成のスラリー体を得ることができない。
また、スラリー体が得られた場合でも、該スラリー体を焼結した際に、焼結体の骨格粒子としての接合面積が小さくなってしまい、焼結体、すなわち、第1のセラミックス構造体2の圧縮強度が低くなる。
第2の安定化ジルコニア粒子は、メディアン径D50が0.25〜1.75μmであることが好ましく、0.5〜1.5μmであることがより好ましい。
On the other hand, when the median diameter D50 of the second stabilized zirconia particles exceeds 2 mm, the slurry precursor containing the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles are mixed with the planetary mixer. In addition, the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles are not uniformly dispersed, and a slurry having a desired composition cannot be obtained.
Even when the slurry body is obtained, when the slurry body is sintered, the bonding area as the skeleton particles of the sintered body is reduced, and the sintered body, that is, the first ceramic structure 2 is obtained. The compressive strength of is low.
The second stabilized zirconia particles preferably have a median diameter D50 of 0.25 to 1.75 μm, and more preferably 0.5 to 1.5 μm.

第2の安定化ジルコニア粒子は、積算ふるい下10%径(D10)が0.1mm以上であることが、焼結時の寸法変化(収縮)を抑制し、かつ、焼結体の圧縮強度を高くするうえで好ましく、0.2mm以上であることがより好ましい。   The second stabilized zirconia particles have a cumulative sieve 10% diameter (D10) of 0.1 mm or more to suppress dimensional change (shrinkage) during sintering and to increase the compressive strength of the sintered body. It is preferable when making it high, and it is more preferable that it is 0.2 mm or more.

また、スラリー体において、第2の安定化ジルコニア粒子に対する第1の安定化ジルコニア粒子の質量比が0.3よりも小さいと、スラリー体を焼結した際に、焼結体の骨格粒子である粗大粒子の接合点を十分に強化することができず、焼結体、すなわち、第1のセラミックス構造体2の圧縮強度が低くなる。   Further, in the slurry body, when the mass ratio of the first stabilized zirconia particles to the second stabilized zirconia particles is smaller than 0.3, the skeleton particles of the sintered body are obtained when the slurry body is sintered. The joint point of the coarse particles cannot be sufficiently strengthened, and the compression strength of the sintered body, that is, the first ceramic structure 2 is lowered.

一方、スラリー体において、第2の安定化ジルコニア粒子に対する第1の安定化ジルコニア粒子の質量比が0.6よりも大きいと、焼結時の寸法変化(収縮)が大きくなる。   On the other hand, when the mass ratio of the first stabilized zirconia particles to the second stabilized zirconia particles is larger than 0.6 in the slurry body, the dimensional change (shrinkage) during sintering increases.

スラリー体において、第2の安定化ジルコニア粒子に対する第1の安定化ジルコニア粒子の質量比が0.35〜0.55であることが好ましく、0.4〜0.5であることがより好ましい。   In the slurry body, the mass ratio of the first stabilized zirconia particles to the second stabilized zirconia particles is preferably 0.35 to 0.55, and more preferably 0.4 to 0.5.

本発明では、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第2のセラミックス構造体3と、の間隙に充填し、該スラリー体を焼結させることで第1のセラミックス構造体2を形成するため、スラリー体に含まれる第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子は、上述した第1のセラミックス構造体と同様の組成であることが求められる。
このため、第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子は、各々全体組成に対する質量%で酸化ジルコニウムを75wt%以上含有し、かつ、該酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が80wt%以上である。
In the present invention, the gap between the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical pipe 1a, horizontal pipe 1b in FIG. 1 and conduit 1c in FIG. 2) and the second ceramic structure 3 is filled. In order to form the first ceramic structure 2 by sintering the slurry body, the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles contained in the slurry body are the first-mentioned zirconia particles described above. The composition is required to be the same as that of the ceramic structure.
For this reason, the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles each contain 75 wt% or more of zirconium oxide in mass% with respect to the total composition, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide is 80 wt%. % Or more.

第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子は、酸化ジルコニウムを除いた残部として、酸化ジルコニウムを安定化ジルコニアである立方晶ジルコニアとするために添加する安定化剤を含有する。また、残部としては不可避不純物等が含まれうる。また、本発明に影響を与えない限り、酸化ジルコニウムおよび安定化剤以外の他の成分を合計で8wt%程度まで第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子に含有させてもよい。このような他の成分としては、例えば焼結性向上のために添加するAl23やMgOが挙げられ、これらは合計で5wt%程度まで含有させることができる。
安定化剤としては、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化エルビニウム等があるが、溶融ガラスに対する耐食性に優れる、入手が容易である、長時間高温で保持しても安定である等の理由から酸化イットリウムおよび酸化セリウムが好ましい。
安定化剤として酸化イットリウムおよび酸化セリウムからなる群から選択される少なくとも1つを含有する場合、両者の合計含有率が6wt%以上であることが好ましく、8wt%以上であることがより好ましく、10wt%以上であることがさらに好ましい。
しかしながら、安定化剤の添加量が多すぎると、焼結が難しい、原料費が上がる等の問題がある。このため、両者の合計含有率が25wt%以下であることが好ましく、20wt%以下であることがより好ましい。
The 1st stabilization zirconia particle and the 2nd stabilization zirconia particle contain the stabilizer added in order to make zirconium oxide into cubic zirconia which is stabilized zirconia as a remainder except a zirconium oxide. Further, the remainder may contain inevitable impurities. Moreover, as long as the present invention is not affected, other components other than zirconium oxide and the stabilizer may be contained in the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles up to about 8 wt% in total. . Examples of such other components include Al 2 O 3 and MgO which are added for improving the sinterability, and these can be contained up to about 5 wt% in total.
Stabilizers include yttrium oxide, cerium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, erbium oxide, etc., but have excellent corrosion resistance to molten glass, are easily available, and are stable even when kept at high temperatures for a long time. For this reason, yttrium oxide and cerium oxide are preferred.
When the stabilizer contains at least one selected from the group consisting of yttrium oxide and cerium oxide, the total content of both is preferably 6 wt% or more, more preferably 8 wt% or more, and 10 wt% % Or more is more preferable.
However, if the amount of stabilizer added is too large, there are problems such as difficulty in sintering and increased raw material costs. For this reason, it is preferable that the total content rate of both is 25 wt% or less, and it is more preferable that it is 20 wt% or less.

第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子における酸化ジルコニウムの含有量は安定化剤の添加量によって異なるが、熱膨張係数を所定の範囲にするために75wt%以上であり、80wt%以上であることが好ましく、85wt%以上であることがより好ましい。その一方で、安定化剤の添加量との兼ね合いから、第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子における酸化ジルコニウムの含有量は94wt%程度が上限となる。   The content of zirconium oxide in the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles varies depending on the amount of stabilizer added, but is 75 wt% or more in order to bring the thermal expansion coefficient into a predetermined range, and 80 wt% % Or more is preferable, and 85 wt% or more is more preferable. On the other hand, the upper limit of the content of zirconium oxide in the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles is about 94 wt% in consideration of the addition amount of the stabilizer.

本発明では、メディアン径D50が互いに異なる2種類の安定化ジルコニア粒子を配合してスラリー体とするため、メディアン径D50が小さい第1の安定化ジルコニア粒子を、イオン交換水、pH調整剤、および、必要に応じて添加する有機バインダとともにボールミルで混合してスラリー前駆体とした後、該スラリー前駆体と、メディアン径D50が大きい第2の安定化ジルコニア粒子と、をプラネタリーミキサーで混合してスラリー体とする。   In the present invention, since two types of stabilized zirconia particles having different median diameters D50 are mixed to form a slurry, the first stabilized zirconia particles having a small median diameter D50 are ion-exchanged water, a pH adjuster, and Then, after mixing with a ball mill together with an organic binder to be added as necessary to obtain a slurry precursor, the slurry precursor and second stabilized zirconia particles having a large median diameter D50 are mixed with a planetary mixer. A slurry body is used.

上述したように、本発明では、メディアン径D50が互いに異なる第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子を配合してスラリー体とするため、メディアン径D50が小さい第1の安定化ジルコニア粒子を、イオン交換水、pH調整剤、および、必要に応じて添加する有機バインダとともにボールミルで混合してスラリー前駆体とした後、該スラリー前駆体と、メディアン径D50が大きい第2の安定化ジルコニア粒子と、をプラネタリーミキサーで混合してスラリー体とすることが好ましい。
但し、スラリー体の調製方法はこれに限定されず、たとえば、一般的に知られる粉末やスラリーの混合方法を用いることもできる。
As described above, in the present invention, since the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles having different median diameters D50 are mixed to form a slurry, the first stabilization with a small median diameter D50 is performed. A zirconia particle is mixed with a ball mill together with ion-exchanged water, a pH adjuster, and an organic binder to be added if necessary to obtain a slurry precursor, and then the slurry precursor and the second stable material having a large median diameter D50. Zirconia particles are preferably mixed with a planetary mixer to form a slurry.
However, the method for preparing the slurry body is not limited to this, and for example, a generally known powder or slurry mixing method can also be used.

上記のスラリー体の調製方法において、スラリー前駆体を作製する際にpH調整剤を使用するのは、イオン交換水中に第1の安定化ジルコニア粒子を均一に分散させるためには、pHを弱アルカリ性(pH7〜9程度)に調整する必要があるからである。
pH調整剤としては、CaO、アンモニア、炭酸カリウム等を用いることができる。これらの中でもCaOが、扱いが容易であり、加熱後の残存物が少ないことから好ましい。
pH調整剤としてCaOを使用する場合、スラリー体の全体組成に対する質量%で0.01〜0.2wt%であることが好ましく、0.02〜0.1wt%であることがより好ましく、0.03〜0.5wt%であることがさらに好ましい。
In the above slurry body preparation method, the pH adjuster is used when the slurry precursor is produced, in order to uniformly disperse the first stabilized zirconia particles in the ion exchange water, the pH is weakly alkaline. It is because it is necessary to adjust to (pH 7-9 grade).
As the pH adjuster, CaO, ammonia, potassium carbonate and the like can be used. Among these, CaO is preferable because it is easy to handle and has little residue after heating.
When using CaO as a pH adjuster, it is preferable that it is 0.01-0.2 wt% by mass% with respect to the whole composition of a slurry body, it is more preferable that it is 0.02-0.1 wt%. More preferably, it is 03-0.5 wt%.

スラリー体には、常温での取扱性を向上させるために、必要に応じて有機バインダを配合させる。
有機バインダとしては、メチルセルロース、流動パラフィン、ポリエチレングリコール等を用いることができる。メチルセルロースを成分とする有機バインダとしては、たとえば、信越化学工業株式会社の製品名メトロースがある。
有機バインダはスラリー体の焼結時に燃焼し、飛散するため、有機バインダの配合量が高すぎると、燃焼後にカーボンとして残存する。
このため、有機バインダの配合量は、スラリー体の全体組成に対する質量%で0.5wt%以下であることが好ましく、0.3wt%以下であることがより好ましく、0.2wt%以下であることがさらに好ましい。
In order to improve the handleability at room temperature, the slurry body is mixed with an organic binder as necessary.
As the organic binder, methyl cellulose, liquid paraffin, polyethylene glycol or the like can be used. As an organic binder containing methylcellulose as a component, for example, there is a product name Metroose of Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
Since the organic binder burns and scatters during the sintering of the slurry, if the amount of the organic binder is too high, it remains as carbon after combustion.
For this reason, the blending amount of the organic binder is preferably 0.5 wt% or less, more preferably 0.3 wt% or less, and more preferably 0.2 wt% or less in terms of mass% with respect to the total composition of the slurry body. Is more preferable.

スラリー体におけるジルコニア粒子(第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子)と、イオン交換水と、の配合割合は、スラリー体の充填性、すなわち、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第2のセラミックス構造体3と、の間隙にスラリー体を充填する際の充填性、および、常温での取扱性を考慮して選択される。
スラリー体におけるジルコニア粒子(第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子)と、イオン交換水と、の配合割合は、ジルコニア粒子(第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子)とイオン交換水の合計質量に対するジルコニア粒子の質量%で8〜25wt%であることが好ましく、10〜20wt%であることがより好ましく、12〜18wt%であることがさらに好ましい。
The blending ratio of the zirconia particles (first stabilized zirconia particles and second stabilized zirconia particles) and ion-exchanged water in the slurry body is such that the filling property of the slurry body, that is, the molten glass conduit structure 1 is determined. Fillability when filling a slurry body in the gap between the constituent conduits (vertical pipe 1a, horizontal pipe 1b in FIG. 1 and conduit 1c in FIG. 2) and the second ceramic structure 3, and normal temperature It is selected in consideration of handling in
The blending ratio of the zirconia particles (first stabilized zirconia particles and second stabilized zirconia particles) and ion-exchanged water in the slurry body is zirconia particles (first stabilized zirconia particles and second stabilized zirconia particles). It is preferable that it is 8-25 wt% in the mass% of a zirconia particle with respect to the total mass of a zirconia particle) and ion-exchange water, It is more preferable that it is 10-20 wt%, It is further more preferable that it is 12-18 wt%.

溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第2のセラミックス構造体3と、の間隙にスラリー体を充填した後、スラリー体に含まれるイオン交換水を除去するため、大気中で乾燥させる。
その後、1200〜1700℃の温度でスラリー体を焼結させる。
1200℃未満だと、スラリー体に含まれる第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子が焼結しない。1700℃超だと、溶融ガラス用導管構造体1を構成する白金または白金合金からなる導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)の強度が低下するおそれがある。
スラリー体の焼結温度は、1250〜1600℃であることが好ましく、1300〜1500℃であることがより好ましい。
The gap between the conduit (the vertical tube 1a, the horizontal tube 1b in FIG. 1 and the conduit 1c in FIG. 2) constituting the molten glass conduit structure 1 and the second ceramic structure 3 was filled with a slurry body. Then, in order to remove the ion exchange water contained in the slurry body, it is dried in the air.
Thereafter, the slurry body is sintered at a temperature of 1200 to 1700 ° C.
When it is less than 1200 ° C., the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles contained in the slurry body are not sintered. If it exceeds 1700 ° C., the strength of the conduits (vertical tube 1a, horizontal tube 1b in FIG. 1 and conduit 1c in FIG. 2) made of platinum or a platinum alloy constituting the molten glass conduit structure 1 may be reduced. is there.
The sintering temperature of the slurry body is preferably 1250 to 1600 ° C, and more preferably 1300 to 1500 ° C.

本発明において、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間隙を0.5mm未満とするためには、スラリー体の焼結時の寸法変化(収縮)が小さいことが求められる。この点に関して、焼結前後での体積減少率が、10%以下であることが好ましく、7%以下であることがより好ましく、4%以下であることがさらに好ましい。すなわち焼結前後での体積率((加熱後の体積/加熱前の体積)×100)は90%以上が好ましく、93%以上がより好ましく、96%以上がさらに好ましい。   In the present invention, the gap between the conduit constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b in FIG. 1 and conduit 1c in FIG. 2) and the first ceramic structure 2 is set to 0. In order to make it less than 5 mm, it is required that the dimensional change (shrinkage) during sintering of the slurry is small. In this regard, the volume reduction rate before and after sintering is preferably 10% or less, more preferably 7% or less, and even more preferably 4% or less. That is, the volume ratio before and after sintering ((volume after heating / volume before heating) × 100) is preferably 90% or more, more preferably 93% or more, and still more preferably 96% or more.

本発明において、溶融ガラスから加わる膨張圧力によって溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管の変形を抑制するため、焼結体は、溶融ガラスの流通時の温度域において、十分な圧縮強度を有していることが求められる。具体的には、焼結体の1400℃における圧縮強度が5MPa以上であることが好ましく、8MPa以上であることがより好ましく、10MPa以上であることがさらに好ましい。   In the present invention, the sintered body has a sufficient compressive strength in the temperature range during the flow of the molten glass in order to suppress the deformation of the conduit constituting the molten glass conduit structure 1 by the expansion pressure applied from the molten glass. It is required to do. Specifically, the compressive strength at 1400 ° C. of the sintered body is preferably 5 MPa or more, more preferably 8 MPa or more, and further preferably 10 MPa or more.

本発明のガラス製造装置は、溶融ガラスの流路の少なくとも一部として、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を用いたものである。本発明のガラス製造装置の一例としては、溶融ガラスの流路の少なくとも一部として、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を用いた減圧脱泡装置が挙げられる。本発明のガラス製造装置は、溶融ガラスの流路の少なくとも一部として、本発明の溶融ガラス搬送設備要素を用いたものであれば特に限定されず、上流側のガラス溶解槽や下流側の板ガラス成形装置(例えば、フロートバス)を含むものであってもよい。   The glass manufacturing apparatus of the present invention uses the molten glass transport equipment element of the present invention as at least a part of the flow path of the molten glass. As an example of the glass manufacturing apparatus of this invention, the vacuum degassing apparatus using the molten glass conveyance equipment element of this invention is mentioned as at least one part of the flow path of molten glass. The glass manufacturing apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it uses the molten glass conveying equipment element of the present invention as at least a part of the flow path of the molten glass, and the upstream glass melting tank and the downstream glass sheet A molding apparatus (for example, a float bath) may be included.

本発明で用いられる溶融ガラスは、融点がソーダライムガラスより約100℃高温である以下の無アルカリガラスが好ましい。
酸化物基準の質量百分率表示で、
SiO:50〜73%、
Al:10.5〜24%、
:0〜12%、
MgO:0〜8%、
CaO:0〜14.5%、
SrO:0〜24%、
BaO:0〜13.5%、
MgO+CaO+SrO+BaO:8〜29.5%、
ZrO:0〜5%、
を含有する無アルカリガラス。
The molten glass used in the present invention is preferably the following alkali-free glass whose melting point is about 100 ° C. higher than that of soda lime glass.
In mass percentage display based on oxide,
SiO 2: 50~73%,
Al 2 O 3: 10.5~24%,
B 2 O 3: 0~12%,
MgO: 0 to 8%,
CaO: 0 to 14.5%,
SrO: 0 to 24%,
BaO: 0 to 13.5%,
MgO + CaO + SrO + BaO: 8-29.5%,
ZrO 2 : 0 to 5%,
Alkali-free glass containing

歪点が高く溶解性を考慮する場合は、好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、
SiO:58〜66%、
Al:15〜22%、
:5〜12%、
MgO:0〜8%、
CaO:0〜9%、
SrO:3〜12.5%、
BaO:0〜2%、
MgO+CaO+SrO+BaO:9〜18%、
を含有する無アルカリガラス。
When considering the solubility with a high strain point, preferably, by mass percentage display on the oxide basis,
SiO 2: 58~66%,
Al 2 O 3: 15~22%,
B 2 O 3: 5~12%,
MgO: 0 to 8%,
CaO: 0-9%,
SrO: 3 to 12.5%,
BaO: 0 to 2%,
MgO + CaO + SrO + BaO: 9-18%
Alkali-free glass containing

特に溶解性を考慮する場合は、好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、
SiO:50〜61.5%、
Al:10.5〜18%、
:7〜10%、
MgO:2〜5%、
CaO:0〜14.5%、
SrO:0〜24%、
BaO:0〜13.5%、
MgO+CaO+SrO+BaO:16〜29.5%、
を含有する無アルカリガラス。
In particular, when considering solubility, preferably, by mass percentage display based on oxide,
SiO 2: 50~61.5%,
Al 2 O 3: 10.5~18%,
B 2 O 3: 7~10%,
MgO: 2-5%,
CaO: 0 to 14.5%,
SrO: 0 to 24%,
BaO: 0 to 13.5%,
MgO + CaO + SrO + BaO: 16-29.5%,
Alkali-free glass containing

特に高歪点を考慮する場合は、好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、
SiO:56〜70%、
Al:14.5〜22.5%、
:0 〜2%、
MgO:0〜6.5%、
CaO:0〜9%、
SrO:0〜15.5%、
BaO:0〜2.5%、
MgO+CaO+SrO+BaO:10〜26%、
を含有する無アルカリガラス。
Especially when considering the high strain point, preferably, by mass percentage display based on oxide,
SiO 2 : 56 to 70%,
Al 2 O 3: 14.5~22.5%,
B 2 O 3: 0 ~2% ,
MgO: 0 to 6.5%
CaO: 0-9%,
SrO: 0 to 15.5%,
BaO: 0 to 2.5%,
MgO + CaO + SrO + BaO: 10 to 26%,
Alkali-free glass containing

特に高歪点であり溶解性も考慮する場合は、好ましくは、酸化物基準の質量百分率表示で、
SiO:54〜73%、
Al:10.5〜22.5%、
:1.5〜5.5%、
MgO:0〜6.5%、
CaO:0〜9%、
SrO:0〜16%、
BaO:0〜2.5%、
MgO+CaO+SrO+BaO:8〜25 %、
を含有する無アルカリガラス。
In particular, when considering a high strain point and solubility, preferably, the oxide-based mass percentage display,
SiO 2: 54~73%,
Al 2 O 3 : 10.5 to 22.5%,
B 2 O 3: 1.5~5.5%,
MgO: 0 to 6.5%
CaO: 0-9%,
SrO: 0 to 16%,
BaO: 0 to 2.5%,
MgO + CaO + SrO + BaO: 8-25%,
Alkali-free glass containing

(実験例1〜7)
第1粒子として、メディアン径D50が各々15μm(D90 45μm)、0.96μm(D90 1.8μm)、および、0.15μm(D90 0.9μm)である完全安定化ジルコニア粒子F1、F2及びF3を準備した。なお、これらの粒子のうち、粒子F2が本発明における第1の安定化ジルコニア粒子のメディアン径D50を満たしている。粒子F1、F2及びF3は全て、安定化剤として酸化イットリウムを12質量%含有しており、酸化ジルコニウムの含有率は87wt%であり、酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合は95wt%であった。
粒子F1、F2及びF3:76.85%、イオン交換水:23%、CaO(pH調整剤):0.05%、メトロース(有機バインダ、信越化学工業株式会社製):0.1%の質量比で配合し、ジルコニア製のポットとボールを用いて、ボールミル混合を3時間行い、スラリー前駆体を作製した。
ここで、メディアン径D50が5μm超の粒子F1を用いたものでは、固形分が容易に沈下して、良好なスラリー前駆体(ジルコニア粒子が均一に分散したスラリー前駆体)とならなかったため、その後のプロセスには供しなかった。
(Experimental Examples 1-7)
As the first particles, fully stabilized zirconia particles F1, F2, and F3 having median diameters D50 of 15 μm (D90 45 μm), 0.96 μm (D90 1.8 μm), and 0.15 μm (D90 0.9 μm), respectively. Got ready. Of these particles, the particle F2 satisfies the median diameter D50 of the first stabilized zirconia particles in the present invention. All of the particles F1, F2 and F3 contained 12% by mass of yttrium oxide as a stabilizer, the zirconium oxide content was 87 wt%, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide was 95 wt%. .
Particles F1, F2 and F3: 76.85%, ion-exchanged water: 23%, CaO (pH adjuster): 0.05%, Metrose (organic binder, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.): 0.1% by mass The mixture was blended in a ratio, and ball mill mixing was performed for 3 hours using a pot and balls made of zirconia to prepare a slurry precursor.
Here, in the case of using the particles F1 having a median diameter D50 of more than 5 μm, the solid content easily settled and did not become a good slurry precursor (a slurry precursor in which zirconia particles were uniformly dispersed). It was not subjected to the process.

第2粒子として、メディアン径D50が各々3.15mm(D10 0.8mm)、0.42mm(D10 0.22mm)、および、0.08mm(D10 0.02mm)である完全安定化ジルコニア粒子C1、C2及びC3を準備した。なお、これらの粒子のうち、粒子C2が本発明における第2の安定化ジルコニア粒子のメディアン径D50を満たしている。粒子C1、C2及びC3は全て、安定化剤として酸化イットリウムを12質量%含有しており、酸化ジルコニウムの含有率は87wt%であり、酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合は95wt%であった。
下記表に示す質量比となるように、プラネタリーミキサーを用いて、上記の手順で得られたスラリー前駆体と、粒子C1、C2及びC3と、を20分間混合してスラリー体を得た。
ここで、メディアン径D50が2mm超の粒子C1を用いたものでは、粒子C1と、粒子F2,F3と、が均一に分散しなかったため、その後のプロセスには供しなかった。
上記の手順で作製した5種のスラリー体を内径:25mm、高さ:30mmの円柱形の型に充填し、大気中で10時間乾燥させた後、80℃に加熱した恒温槽を用いて2時間乾燥させた。乾燥の後、型を外し円柱形の試料を得た。この円柱形試料を1400℃の大気中に10時間保持し、スラリー体を焼結させた後、冷却し外寸を測定することで加熱後の体積率((加熱後の体積/加熱前の体積)×100)(%)を算出した。また、該円柱試料の1400℃の大気中における圧縮強度(MPa)を下記手順で測定した。
As the second particles, fully stabilized zirconia particles C1 having median diameters D50 of 3.15 mm (D10 0.8 mm), 0.42 mm (D10 0.22 mm), and 0.08 mm (D10 0.02 mm), respectively. C2 and C3 were prepared. Of these particles, the particle C2 satisfies the median diameter D50 of the second stabilized zirconia particles in the present invention. All of the particles C1, C2 and C3 contained 12% by mass of yttrium oxide as a stabilizer, the zirconium oxide content was 87 wt%, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide was 95 wt%. .
Using a planetary mixer, the slurry precursor obtained by the above procedure and the particles C1, C2, and C3 were mixed for 20 minutes to obtain a slurry body so that the mass ratio shown in the following table was obtained.
Here, in the case of using the particles C1 having a median diameter D50 of more than 2 mm, the particles C1 and the particles F2 and F3 were not uniformly dispersed, and thus were not subjected to subsequent processes.
Five types of slurry bodies produced by the above procedure were filled in a cylindrical mold having an inner diameter of 25 mm and a height of 30 mm, dried in the air for 10 hours, and then heated using a thermostatic bath heated to 80 ° C. Let dry for hours. After drying, the mold was removed to obtain a cylindrical sample. This cylindrical sample is held in the atmosphere of 1400 ° C. for 10 hours, and after the slurry body is sintered, the volume ratio after heating is measured by cooling and measuring the external dimensions ((volume after heating / volume before heating). ) × 100) (%). Moreover, the compressive strength (MPa) in the 1400 degreeC air | atmosphere of this cylindrical sample was measured in the following procedure.

(圧縮強度の測定方法)
圧縮強度の測定は門型万能試験機(島津製作所製:オートグラフ)を用い、円柱型試料をアルミナ治具を介して炉内(大気雰囲気)にて圧縮することによって実施した。なお、クロスヘッドの移動速度は毎分2mmとし、最高負荷を圧縮強度とした。
これらの測定によって得られた結果を下表にまとめた。
(Measurement method of compressive strength)
The compressive strength was measured by using a portal type universal testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation: Autograph) and compressing a cylindrical sample in an oven (atmosphere) through an alumina jig. The moving speed of the crosshead was 2 mm per minute, and the maximum load was the compressive strength.
The results obtained from these measurements are summarized in the table below.

Figure 2013011927
Figure 2013011927

実施例1〜7は、いずれも平均開気孔率が40〜60%であり、20〜1000℃における線熱膨張係数が8×10-6〜12×10-6/℃であった。
第1粒子、第2粒子をそれぞれ粒子F2、粒子C2を使用し、両者の質量比(第1粒子/第2粒子)が0.3〜0.6を満たす実験例1〜3は、いずれも焼結時の寸法変化(収縮)が小さく、加熱後体積率が90%以上であった。また、1400℃における圧縮強度も10MPa以上であった。
一方、両者の質量比(第1粒子/第2粒子)が0.3よりも小さい実験例4では、1400℃における圧縮強度が2.1MPaと低かった。
また、両者の質量比(第1粒子/第2粒子)が0.6よりも大きい実験例5では、焼結時の寸法変化(収縮)が大きく、加熱後体積率が90%未満であった。
第2粒子として、メディアン径D50が0.2mm未満の粒子C3を用いた実験例6では、焼結時の寸法変化(収縮)が大きく、加熱後体積率が90%未満であった。
第1粒子として、メディアン径D50が0.2μm未満の粒子F3を用いた実験例7では、1400℃における圧縮強度が3.7MPaと低かった。
In each of Examples 1 to 7, the average open porosity was 40 to 60%, and the linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C. was 8 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C.
Experimental Examples 1 to 3 in which the first particle and the second particle are the particle F2 and the particle C2, respectively, and the mass ratio (first particle / second particle) of both satisfies 0.3 to 0.6. The dimensional change (shrinkage) during sintering was small, and the volume ratio after heating was 90% or more. Also, the compressive strength at 1400 ° C. was 10 MPa or more.
On the other hand, in Experimental Example 4 in which the mass ratio (first particle / second particle) of both was smaller than 0.3, the compressive strength at 1400 ° C. was as low as 2.1 MPa.
Further, in Experimental Example 5 in which the mass ratio (first particle / second particle) of both was larger than 0.6, the dimensional change (shrinkage) during sintering was large, and the volume ratio after heating was less than 90%. .
In Experimental Example 6 using the particle C3 having a median diameter D50 of less than 0.2 mm as the second particle, the dimensional change (shrinkage) during sintering was large, and the volume ratio after heating was less than 90%.
In Experimental Example 7 using the particle F3 having a median diameter D50 of less than 0.2 μm as the first particle, the compressive strength at 1400 ° C. was as low as 3.7 MPa.

(実施例、比較例)
本実施例、比較例では、図2に示す導管1cを準備した。導管1cは白金−ロジウム合金(ロジウム10質量%)製であり、周方向に360度連続する凸部および凹部が、軸方向に沿って交互に設けられており、蛇腹状の外形をなしている。導管1cは、全長70mm、外径112mm、肉厚0.8mmであり、凸部と凹部との高低差は5mm、隣接する凸部(または凹部)間の距離は14.6mm、凸部および凹部が形成されている部分の長さは58.4mmである。
図2に示す第2のセラミックス構造体3の代わりに、耐熱鋳鋼製リングを導管1cの外側に配した。耐熱鋳鋼製リングと、導管1cの最外径と、の間隙は20mmである。
実施例では、耐熱鋳鋼製リングと導管1cとの間隙に、実験例1で作製したのと同じスラリー体を密に充填した。一方、比較例では、耐熱鋳鋼製リングと導管1cとの間隙に、市販のアルミナ中空粒子キャスター(製品名:アルファラックス(サンゴバン・セラミックス社製)、20〜1000℃における線熱膨張係数:6.5×10-6/℃ 、1400℃における圧縮強度:1.2MPa)を密に充填した。上記の手順で作製した試験体を十分に乾燥した後、門型万能試験機に備えられた電気炉の中で1300℃まで加熱し、スラリー体を焼結させた後(実施例)、上方から均一になるように500Nの負荷を与え続け、生じる圧変位量(圧縮歪み)を連続的に測定した。図3は測定結果を示したグラフであり、負荷時間と圧縮歪み量との関係を示している。
図3から明らかなように、充填性も十分でなく高温強度(1400℃における圧縮強度)が不足するアルミナ中空粒子キャスターを使用した比較例では、導管1cの収縮を抑えられないことが明白である。一方、実験例1のスラリー体を使用した実施例では、耐熱鋳鋼製リングと導管1cとの間隙に、スラリー体を隙間なく充填でき、且つ加熱前後での寸法変化が少なく、高温強度(1400℃における圧縮強度)が十分であるため、導管1cの収縮を抑制することができた。図4は前述の試験を行った後、各々導管1cを観察した結果であり、両者の変形差が顕著である。
(Examples and comparative examples)
In this example and comparative example, a conduit 1c shown in FIG. 2 was prepared. The conduit 1c is made of a platinum-rhodium alloy (rhodium 10% by mass), and convex portions and concave portions continuous 360 degrees in the circumferential direction are alternately provided along the axial direction, thus forming a bellows-like outer shape. . The conduit 1c has a total length of 70 mm, an outer diameter of 112 mm, and a wall thickness of 0.8 mm. The height difference between the convex portion and the concave portion is 5 mm. The distance between adjacent convex portions (or concave portions) is 14.6 mm. The length of the portion where the is formed is 58.4 mm.
Instead of the second ceramic structure 3 shown in FIG. 2, a heat-resistant cast steel ring was disposed outside the conduit 1c. The gap between the heat-resistant cast steel ring and the outermost diameter of the conduit 1c is 20 mm.
In the example, the same slurry as that prepared in Experimental Example 1 was densely filled in the gap between the heat-resistant cast steel ring and the conduit 1c. On the other hand, in the comparative example, a commercially available alumina hollow particle caster (product name: Alphalux (manufactured by Saint-Gobain Ceramics)) in the gap between the heat-resistant cast steel ring and the conduit 1c: 6. 5 × 10 −6 / ° C., compressive strength at 1400 ° C .: 1.2 MPa). After sufficiently drying the test body prepared by the above procedure, the slurry was heated to 1300 ° C. in an electric furnace provided in the portal universal testing machine to sinter the slurry body (Example), from above. A load of 500 N was continuously applied so as to be uniform, and the resulting pressure displacement (compression strain) was continuously measured. FIG. 3 is a graph showing the measurement results, showing the relationship between the load time and the amount of compressive strain.
As is clear from FIG. 3, it is clear that the shrinkage of the conduit 1c cannot be suppressed in the comparative example using the alumina hollow particle caster having insufficient filling property and insufficient high-temperature strength (compressive strength at 1400 ° C.). . On the other hand, in the example using the slurry body of Experimental Example 1, the slurry body can be filled in the gap between the heat-resistant cast steel ring and the conduit 1c without any gap, and the dimensional change before and after heating is small, and the high temperature strength (1400 ° C. (Compressive strength) is sufficient, the shrinkage of the conduit 1c could be suppressed. FIG. 4 shows the result of observing each of the conduits 1c after performing the above-described test, and the deformation difference between them is remarkable.

本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の範囲と精神を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、2011年7月21日出願の日本特許出願2011−159929に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
Although the present invention has been described in detail and with reference to specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the scope and spirit of the invention.
This application is based on Japanese Patent Application No. 2011-159929 filed on July 21, 2011, the contents of which are incorporated herein by reference.

本発明において、第1のセラミックス構造体2は、平均開気孔率が25〜60%である。上記組成の第1のセラミックス構造体2は溶融ガラスに対する耐食性に優れているが、平均開気孔率が60%超だと溶融ガラスに対する耐食性が低下する。一方、平均開気孔率が25%未満だと、第1のセラミックス構造体2の耐熱衝撃性が低下する。また、熱容量が増加するため、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第1のセラミックス構造体2と、の間で、加熱時の熱膨張、若しくは冷却時の収縮のタイミングにずれが生じやすくなり、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管で亀裂が発生するおそれがある。また、加熱若しくは冷却に要する時間も長くなる。
第1のセラミックス構造体2は、平均開気孔率が30〜50%であることが好ましく、35〜45%であることがより好ましい。
第1のセラミックス構造体2の平均開気孔率は、アルキメデス法や水銀ポロシメーによる測定により求めることができる。
第1のセラミックス構造体2は、部位によって開気孔率が異なっていてもよい。例えば、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と面する部位を他の部位よりも開気孔率を低くすることで、溶融ガラスに対する耐食性を高めることができる。
In the present invention, the first ceramic structure 2 has an average open porosity of 25 to 60%. The first ceramic structure 2 having the above composition is excellent in corrosion resistance to the molten glass, but if the average open porosity is more than 60%, the corrosion resistance to the molten glass is lowered. On the other hand, if the average open porosity is less than 25%, the thermal shock resistance of the first ceramic structure 2 is lowered. Further, since the heat capacity is increased, the conduits constituting the molten glass conduit structure 1 (vertical tube 1a, horizontal tube 1b, and conduit 1c in FIG. 2), the first ceramic structure 2, In the meantime, the thermal expansion at the time of heating or the timing of the contraction at the time of cooling tends to be shifted, and there is a possibility that cracks may occur in the conduits constituting the molten glass conduit structure 1. In addition, the time required for heating or cooling becomes longer.
The first ceramic structure 2 preferably has an average open porosity of 30 to 50%, and more preferably 35 to 45%.
Average open porosity of the first ceramic structure 2 can be determined by measurement by the Archimedes method and mercury Poroshime data.
The first ceramic structure 2 may have different open porosity depending on the part. For example, the open porosity of the portion facing the conduits (vertical tube 1a, horizontal tube 1b in FIG. 1 and conduit 1c in FIG. 2) constituting the molten glass conduit structure 1 is made lower than the other portions. Thus, the corrosion resistance against molten glass can be enhanced.

上記のスラリー体において、メディアン径D50が大きい第2の安定化ジルコニア粒子が、焼結体の骨格をなすことにより、焼結時の寸法変化(収縮)を抑制する一方で、メディアン径D50が小さい第1の安定化ジルコニア粒子が、焼結体の骨格となる大きな粒子の結合を補強するため、焼結体、すなわち、第1のセラミックス構造体2の圧縮強度が高くなる。 In the above slurry body, the second stabilized zirconia particles having a large median diameter D50 suppress the dimensional change (shrinkage) during sintering by forming a skeleton of the sintered body, while the median diameter D50 is small. Since the first stabilized zirconia particles reinforce the bonding points of the large particles serving as the skeleton of the sintered body, the compressive strength of the sintered body, that is, the first ceramic structure 2 is increased.

本発明では、溶融ガラス用導管構造体1を構成する導管(図1の垂直管1a、水平管1b、および、図2の導管1c)と、第2のセラミックス構造体3と、の間隙にスラリー体を充填し、該スラリー体を焼結させることで第1のセラミックス構造体2を形成するため、スラリー体に含まれる第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子は、上述した第1のセラミックス構造体と同様の組成であることが求められる。
このため、第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子は、各々全体組成に対する質量%で酸化ジルコニウムを75wt%以上含有し、かつ、該酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が80wt%以上である。
In the present invention, a slurry is formed in a gap between the conduit (the vertical tube 1a, the horizontal tube 1b, and the conduit 1c in FIG. 2) constituting the molten glass conduit structure 1 and the second ceramic structure 3. In order to form the first ceramic structure 2 by filling the body and sintering the slurry body, the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles contained in the slurry body are as described above. The composition is required to be the same as that of the first ceramic structure.
For this reason, the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles each contain 75 wt% or more of zirconium oxide in mass% with respect to the total composition, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide is 80 wt%. % Or more.

第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子は、酸化ジルコニウムを除いた残部として、酸化ジルコニウムを安定化ジルコニアである立方晶ジルコニアとするために添加する安定化剤を含有する。また、残部としては不可避不純物等が含まれうる。また、本発明に影響を与えない限り、酸化ジルコニウムおよび安定化剤以外の他の成分を合計で8wt%程度まで第1の安定化ジルコニア粒子および第2の安定化ジルコニア粒子に含有させてもよい。このような他の成分としては、例えば焼結性向上のために添加するAl23やMgOが挙げられ、これらは合計で5wt%程度まで含有させることができる。
安定化剤としては、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化エルビム等があるが、溶融ガラスに対する耐食性に優れる、入手が容易である、長時間高温で保持しても安定である等の理由から酸化イットリウムおよび酸化セリウムが好ましい。
安定化剤として酸化イットリウムおよび酸化セリウムからなる群から選択される少なくとも1つを含有する場合、両者の合計含有率が6wt%以上であることが好ましく、8wt%以上であることがより好ましく、10wt%以上であることがさらに好ましい。
しかしながら、安定化剤の添加量が多すぎると、焼結が難しい、原料費が上がる等の問題がある。このため、両者の合計含有率が25wt%以下であることが好ましく、20wt%以下であることがより好ましい。
The 1st stabilization zirconia particle and the 2nd stabilization zirconia particle contain the stabilizer added in order to make zirconium oxide into cubic zirconia which is stabilized zirconia as a remainder except a zirconium oxide. Further, the remainder may contain inevitable impurities. Moreover, as long as the present invention is not affected, other components other than zirconium oxide and the stabilizer may be contained in the first stabilized zirconia particles and the second stabilized zirconia particles up to about 8 wt% in total. . Examples of such other components include Al 2 O 3 and MgO which are added for improving the sinterability, and these can be contained up to about 5 wt% in total.
As the stabilizer, yttrium oxide, cerium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, Erubi U there is a beam or the like, excellent in corrosion resistance against molten glass, is easily available, a stable holding at a high temperature for a long time For some reasons, yttrium oxide and cerium oxide are preferred.
When the stabilizer contains at least one selected from the group consisting of yttrium oxide and cerium oxide, the total content of both is preferably 6 wt% or more, more preferably 8 wt% or more, and 10 wt% % Or more is more preferable.
However, if the amount of stabilizer added is too large, there are problems such as difficulty in sintering and increased raw material costs. For this reason, it is preferable that the total content rate of both is 25 wt% or less, and it is more preferable that it is 20 wt% or less.

スラリー体には、常温での取扱性を向上させるために、必要に応じて有機バインダを配合させる。
有機バインダとしては、メチルセルロース、流動パラフィン、ポリエチレングリコール等を用いることができる。メチルセルロースを成分とする有機バインダとしては、たとえば、信越化学工業株式会社の製品名メトローがある。
有機バインダはスラリー体の焼結時に燃焼し、飛散するため、有機バインダの配合量が高すぎると、燃焼後にカーボンとして残存する。
このため、有機バインダの配合量は、スラリー体の全体組成に対する質量%で0.5wt%以下であることが好ましく、0.3wt%以下であることがより好ましく、0.2wt%以下であることがさらに好ましい。
In order to improve the handleability at room temperature, the slurry body is mixed with an organic binder as necessary.
As the organic binder, methyl cellulose, liquid paraffin, polyethylene glycol or the like can be used. The organic binder for the cellulose as a component, for example, a product name Metoro's Shin-Etsu Chemical Co., Ltd..
Since the organic binder burns and scatters during the sintering of the slurry, if the amount of the organic binder is too high, it remains as carbon after combustion.
For this reason, the blending amount of the organic binder is preferably 0.5 wt% or less, more preferably 0.3 wt% or less, and more preferably 0.2 wt% or less in terms of mass% with respect to the total composition of the slurry body. Is more preferable.

(実験例1〜7)
第1粒子として、メディアン径D50が各々15μm(D90 45μm)、0.96μm(D90 1.8μm)、および、0.15μm(D90 0.9μm)である完全安定化ジルコニア粒子F1、F2及びF3を準備した。なお、これらの粒子のうち、粒子F2が本発明における第1の安定化ジルコニア粒子のメディアン径D50を満たしている。粒子F1、F2及びF3は全て、安定化剤として酸化イットリウムを12質量%含有しており、酸化ジルコニウムの含有率は87wt%であり、酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合は95wt%であった。
粒子F1、F2及びF3:76.85%、イオン交換水:23%、CaO(pH調整剤):0.05%、メトロー(有機バインダ、信越化学工業株式会社製):0.1%の質量比で配合し、ジルコニア製のポットとボールを用いて、ボールミル混合を3時間行い、スラリー前駆体を作製した。
ここで、メディアン径D50が5μm超の粒子F1を用いたものでは、固形分が容易に沈下して、良好なスラリー前駆体(ジルコニア粒子が均一に分散したスラリー前駆体)とならなかったため、その後のプロセスには供しなかった。
(Experimental Examples 1-7)
As the first particles, fully stabilized zirconia particles F1, F2, and F3 having median diameters D50 of 15 μm (D90 45 μm), 0.96 μm (D90 1.8 μm), and 0.15 μm (D90 0.9 μm), respectively. Got ready. Of these particles, the particle F2 satisfies the median diameter D50 of the first stabilized zirconia particles in the present invention. All of the particles F1, F2 and F3 contained 12% by mass of yttrium oxide as a stabilizer, the zirconium oxide content was 87 wt%, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide was 95 wt%. .
Particles F1, F2 and F3: 76.85% deionized water: 23% CaO (pH adjusting agent) 0.05% Metoro's (the organic binder, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.): 0.1% The slurry precursor was prepared by mixing at a mass ratio and performing ball mill mixing for 3 hours using a pot and balls made of zirconia.
Here, in the case of using the particles F1 having a median diameter D50 of more than 5 μm, the solid content easily settled and did not become a good slurry precursor (a slurry precursor in which zirconia particles were uniformly dispersed). It was not subjected to the process.

Claims (12)

白金または白金合金からなる少なくとも1つの導管を含む溶融ガラス用導管構造体、該導管の周囲に配される第1のセラミックス構造体、および、該第1のセラミックス構造体の周囲に位置する第2のセラミックス構造体を有する溶融ガラス搬送設備要素の製造方法であって、
前記導管と、前記第2のセラミックス構造体と、の間隙に、各々全体組成に対する質量%で酸化ジルコニウムを75wt%以上含有し、かつ、前記酸化ジルコニウムに占める立方晶ジルコニアの割合が80wt%以上であり、安定化剤として、酸化イットリウムおよび酸化セリウムからなる群から選択される少なくとも1つを合計含有率で6〜25wt%含有する、メディアン径D50が0.2〜5μmの第1の安定化ジルコニア粒子、および、メディアン径D50が0.2〜2mmの第2の安定化ジルコニア粒子を、前記第2の安定化ジルコニア粒子に対する前記第1の安定化ジルコニア粒子の質量比(第1の安定化ジルコニア粒子の質量/第2の安定化ジルコニア粒子の質量)が0.3〜0.6になるように配合したスラリー体を充填し、1200〜1700℃の温度で焼結させることで前記第1のセラミックス構造体が形成される、溶融ガラス搬送設備要素の製造方法。
A molten glass conduit structure including at least one conduit made of platinum or a platinum alloy, a first ceramic structure disposed around the conduit, and a second positioned around the first ceramic structure A method for producing a molten glass conveying equipment element having a ceramic structure of
In the gap between the conduit and the second ceramic structure, zirconium oxide is contained in an amount of 75 wt% or more by mass% based on the total composition, and the proportion of cubic zirconia in the zirconium oxide is 80 wt% or more. A first stabilized zirconia having a median diameter D50 of 0.2 to 5 μm, containing 6 to 25 wt% of the total content of at least one selected from the group consisting of yttrium oxide and cerium oxide as a stabilizer Particles, and a second stabilized zirconia particle having a median diameter D50 of 0.2 to 2 mm, a mass ratio of the first stabilized zirconia particle to the second stabilized zirconia particle (first stabilized zirconia) The slurry body was mixed so that the mass of the particles / the mass of the second stabilized zirconia particles) was 0.3 to 0.6. 1200 to 1700 the first ceramic structure by causing sintering at a temperature of ℃ is formed, the manufacturing method of the molten glass conveying equipment element.
前記溶融ガラス用導管構造体は、垂直方向に中心軸のある第1の導管と、該第1の導管と連通する水平方向に中心軸のある第2の導管と、を、少なくとも1本ずつ有する、請求項1に記載の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法。   The molten glass conduit structure has at least one first conduit having a central axis in the vertical direction and two second conduits having a central axis in the horizontal direction communicating with the first conduit. The manufacturing method of the molten-glass conveyance equipment element of Claim 1. 前記導管として、周方向に360度連続する凸部および凹部の少なくとも一方を有する導管を含む、請求項1または2に記載の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法。   The manufacturing method of the molten glass conveyance equipment element of Claim 1 or 2 containing the conduit | pipe which has at least one of the convex part and 360 degree recessed part which are 360 degrees continuous as the said conduit | pipe. 前記導管として、内部にスターラーが設けられた導管を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法。   The manufacturing method of the molten-glass conveyance equipment element of any one of Claims 1-3 containing the conduit | pipe by which the stirrer was provided in the inside as the said conduit | pipe. 前記導管を構成する白金または白金合金が、白金または白金合金に金属酸化物が分散された強化白金である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法。   The manufacturing method of the molten glass conveyance equipment element of any one of Claims 1-4 whose platinum or platinum alloy which comprises the said conduit | pipe is the reinforced platinum by which the metal oxide was disperse | distributed to platinum or a platinum alloy. 前記第1の安定化ジルコニア粒子の積算ふるい下90%径(D90)が10μm以下であり、前記第2の安定化ジルコニア粒子の積算ふるい下10%径(D10)が0.1mm以上である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法。   The 90% diameter (D90) under the cumulative sieve of the first stabilized zirconia particles is 10 μm or less, and the 10% diameter (D10) under the cumulative sieve of the second stabilized zirconia particles is 0.1 mm or more. The manufacturing method of the molten-glass conveyance equipment element of any one of Claims 1-5. 前記第2のセラミックス構造体が、アルミナ、マグネシア、ジルコン、およびシリカからなる群から選択される少なくとも1つを主体とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法。   The molten glass conveying equipment element according to any one of claims 1 to 5, wherein the second ceramic structure is mainly composed of at least one selected from the group consisting of alumina, magnesia, zircon, and silica. Manufacturing method. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の溶融ガラス搬送設備要素の製造方法により製造された溶融ガラス搬送設備要素であって、前記第1のセラミックス構造体の平均開気孔率が25〜60%であり、前記第1のセラミックス構造体の20〜1000℃における線熱膨張係数が8×10-6〜12×10-6/℃であり、前記導管と前記第1のセラミックス構造体との間隙が0.5mm未満である、溶融ガラス搬送設備要素。It is a molten glass conveyance equipment element manufactured by the manufacturing method of the molten glass conveyance equipment element of any one of Claims 1-7, Comprising: The average open porosity of a said 1st ceramic structure is 25-60. %, The linear thermal expansion coefficient of the first ceramic structure at 20 to 1000 ° C. is 8 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C., and the conduit and the first ceramic structure Molten glass transport equipment element with a gap of less than 0.5 mm. 前記第1のセラミックス構造体の20〜1000℃における線熱膨張係数が、前記導管を構成する白金または白金合金の20〜1000℃における線熱膨張係数の±15%以内である、請求項8に記載の溶融ガラス搬送設備要素。   9. The linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C. of the first ceramic structure is within ± 15% of the linear thermal expansion coefficient at 20 to 1000 ° C. of platinum or platinum alloy constituting the conduit. The molten glass conveyance equipment element of description. 前記第1のセラミックス構造体の厚さが15〜50mmである、請求項8または9に記載の溶融ガラス搬送設備要素。   The molten glass conveyance equipment element of Claim 8 or 9 whose thickness of a said 1st ceramic structure is 15-50 mm. 前記第1のセラミックス構造体の1400℃における圧縮強度が5MPa以上である、請求項8〜10のいずれか1項に記載の溶融ガラス搬送設備要素。   The molten glass conveyance equipment element of any one of Claims 8-10 whose compressive strength in 1400 degreeC of a said 1st ceramic structure is 5 Mpa or more. 請求項8〜11のいずれか1項に記載の溶融ガラス搬送設備要素を含むガラス製造装置。   The glass manufacturing apparatus containing the molten glass conveyance equipment element of any one of Claims 8-11.
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